【摘要】：我國是一個產(chǎn)糧大國,而我國東北地區(qū)更是我國主要的糧食生產(chǎn)地之一。目前我國東北地區(qū)在進行糧食干燥作業(yè)時,大部分采用列管式換熱器為糧食干燥塔供熱,這種換熱器換熱效率較低,能源浪費嚴重,已經(jīng)無法滿足我國農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的理念。黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)自主研發(fā)了糧食干燥用氣相旋轉(zhuǎn)換熱器,此種換熱器設(shè)備實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展要求,裝備通過對旋轉(zhuǎn)殼體的結(jié)構(gòu)改進,創(chuàng)新的引入了螺旋葉片結(jié)構(gòu),解決了傳統(tǒng)換熱器由于煙氣沉積導(dǎo)致的受熱不均、換熱效率低等問題。但氣相旋轉(zhuǎn)換熱器雖然一定程度提高了換熱效率,但是,由于設(shè)備主體部分加入了旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),使換熱器的密封性能受到了一定的影響,在旋轉(zhuǎn)殼體與氣流分配室連接處的熱能損失是目前制約其換熱效率進一步提高的主要原因。本文以氣相旋轉(zhuǎn)換熱器試驗臺為研究平臺,結(jié)合遠紅外熱成像技術(shù)對試驗臺進行試驗研究與模擬分析,并通過對換熱器旋轉(zhuǎn)殼體嵌合結(jié)構(gòu)改進來減少換熱器的熱能損失,以便進一步提高換熱器換熱效率。(1)根據(jù)氣相旋轉(zhuǎn)換熱器的設(shè)計結(jié)構(gòu)以及工作原理,搭建氣相旋轉(zhuǎn)換熱器試驗臺,運用試驗研究的方法對運行中的氣相旋轉(zhuǎn)換熱器進行研究,并利用FLIR T420遠紅外熱像儀對換熱器殼體進行熱譜圖拍攝,試驗表明FLIR T420遠紅外熱像儀能夠捕捉氣相旋轉(zhuǎn)換熱器殼體外壁溫度分布情況,并以熱譜圖的形式記錄并顯示出來。(2)運用MATLAB軟件中的圖像處理功能進行編程,通過分析程序分析換熱器殼體熱譜圖的等溫線圖、溫度分布三維圖以及殼體每一點的溫度,并繪制殼體溫度變化曲線圖,通過上述各圖分析表明:氣相旋轉(zhuǎn)換熱器殼體在旋轉(zhuǎn)殼體與氣流分配室連接處殼體溫度最高,其他部位密封性能及保溫性能良好;換熱器試驗臺在殼體轉(zhuǎn)速為20r/min時運行較為穩(wěn)定。(3)利用CFD數(shù)值模擬的原理與方法,分別對旋轉(zhuǎn)殼體內(nèi)嵌氣流分配室以及旋轉(zhuǎn)殼體外嵌氣流分配室兩種不同的連接形式進行數(shù)值模擬與分析,通過對兩種連接方式下的流體流速場、壓力場以及流體損失的數(shù)值模擬分析,探究其兩種不同的連接形式對泄漏量的影響。仿真結(jié)果表明:連接處的不同連接形式對殼程氣體的泄露有較大影響,兩種結(jié)構(gòu)流體損失量相差12.55%。(4)設(shè)置煙氣溫度為100℃、殼體轉(zhuǎn)速為20r/min、煙氣及冷空氣入口風(fēng)速為4m/s時,對上述兩種不同的連接結(jié)構(gòu)進行試驗驗證,結(jié)果表明:在旋轉(zhuǎn)換熱器運行相對穩(wěn)定時,當熱煙氣入口部位的連接形式為氣流分配室嵌入旋轉(zhuǎn)殼體結(jié)構(gòu)時,換熱器氣流分配室與旋轉(zhuǎn)殼體連接處的溫度相對較低,則可知此種連接方式熱能損失量更小,更有利于對換熱器換熱效率的進一步提高。并通過試驗研究測量氣相旋轉(zhuǎn)換熱器殼體在不同轉(zhuǎn)速時的機械振動頻率與波幅,驗證了氣相旋轉(zhuǎn)換熱器在殼體轉(zhuǎn)速為20r/min時,運行最為穩(wěn)定,對熱能損失的影響最小。通過以上研究,減少氣相旋轉(zhuǎn)換熱器嵌合結(jié)構(gòu)部分煙氣泄漏,進一步提高氣相旋轉(zhuǎn)換熱器換熱效率。
【圖文】：

其糧食干燥行業(yè)的機械化水平已經(jīng)達率。所以說，發(fā)展谷物干燥技術(shù)和谷物干燥產(chǎn)業(yè)眉睫的一個關(guān)鍵性問題。器，是一種可以把熱流體中的一部分熱量傳遞給程中實現(xiàn)熱量交換和熱量傳遞不可或缺的設(shè)備之干領(lǐng)域內(nèi)極其重要的設(shè)備之一。同，，換熱器可以分為三種類型：即間壁式、混合式換熱器是一種用間壁將作為工作介質(zhì)的冷流體熱量交換也是通過間壁的熱傳遞來間接實現(xiàn)的，間壁式換熱器又可以進一步分為板式換熱器和管交換面，包括板式換熱器、板翅式換熱器、螺旋等。而管式換熱器以熱管的管面作為熱交換面，。間壁式換熱器分類見圖 1-1。

圖 1-2 傳統(tǒng)管殼式換熱器Fig.1-2 Traditional shell-and-tube heat exchanger國外研究進展器的發(fā)展要遠遠早于我國。19 世紀 80 年代，板式換熱器被德后法國研發(fā)出來適用于食品行業(yè)的板式換熱器并廣泛應(yīng)用[34]。換熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效率高的特點，因此被逐漸發(fā)展為。20 世紀 30 年代初期，螺旋板換熱器于瑞典問世。到 30 年代應(yīng)用于紙漿廠的板殼式換熱器。直到 60 年代左右，隨著科學(xué)展，人們對高效、緊湊的換熱器的需求越來越大，同時隨著沖技術(shù)等制造手段的發(fā)展，換熱器的制造工藝逐步趨于完善，從的發(fā)展并被廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)[35-38]。此外，自 60 年代開始，的換熱問題，管殼式換熱器的發(fā)展也得到了一定重視。70 年代換熱效率，在熱管的發(fā)展與研究基礎(chǔ)上又制造出了熱管式換熱
【學(xué)位授予單位】：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S226.6

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本文編號：2694301