窯頭熱交換器頂部匯風(fēng)箱流場(chǎng)分析

陶 瑛，盧文運(yùn)

1中材建設(shè)有限公司（063000） 2河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

窯頭熱交換器頂部匯風(fēng)箱流場(chǎng)分析

陶 瑛1，盧文運(yùn)2

1中材建設(shè)有限公司（063000） 2河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

對(duì)窯頭熱交換器匯風(fēng)箱的流場(chǎng)進(jìn)行分析，證明了結(jié)構(gòu)比例合理，為以后的設(shè)計(jì)提供參考。

流場(chǎng)；匯風(fēng)箱；風(fēng)速；旋流

0 概述

窯頭熱交換器匯風(fēng)箱結(jié)構(gòu)如果不合理,會(huì)影響冷卻管中空氣分布不均勻。由于廢氣中混有粉塵，這樣會(huì)加劇冷卻管的磨損。對(duì)熱交換器的頂部匯風(fēng)箱的氣流分布進(jìn)行分析，目的是確定頂部風(fēng)管的風(fēng)能夠比較均勻的分配到散熱管。

由于匯風(fēng)箱的結(jié)構(gòu)關(guān)于XY平面和YZ平面對(duì)稱，因此在分析計(jì)算時(shí)只建立四分之一匯風(fēng)箱實(shí)體進(jìn)行計(jì)算,以便于劃分精確的網(wǎng)格并將網(wǎng)格數(shù)量控制在合理范圍之內(nèi),從而保證計(jì)算精度和計(jì)算效率。

1 匯風(fēng)箱內(nèi)流場(chǎng)模擬

1.1 匯風(fēng)箱結(jié)構(gòu)尺寸

1.2 模擬計(jì)算結(jié)果

圖2、圖3是進(jìn)風(fēng)箱在Z=0截面和X=0截面的速度云圖。由圖3可看出風(fēng)從入口進(jìn)入后，并沒(méi)有向兩側(cè)擴(kuò)散，而是幾乎沿直線向下傳遞,于是在靠近兩側(cè)壁面區(qū)域形成了藍(lán)色的低壓旋流區(qū)域。由圖4可看出，在X=0截面上由于在Z軸方向上尺寸和入口直徑相差不大,氣流流入后分布狀況非常均勻。

由圖4可以清楚的看出氣流進(jìn)入?yún)R風(fēng)箱后的速度大小和流向。在圖中我們還可清晰地看到此區(qū)域有旋流出現(xiàn)，其形成原因主要是由于入口氣流進(jìn)入風(fēng)箱后幾乎呈直線向下運(yùn)動(dòng)，在圖示區(qū)域形成低壓，造成旋流。旋流又對(duì)入口氣流產(chǎn)生影響，使得氣流受到擠壓，向中心集中，于是造成中心出口速度偏大，旋流下方區(qū)域的出口速度偏小的情況。

圖5是出口沿X軸方向速度散點(diǎn)分布圖。因?yàn)槭菍?duì)稱建模，所以圖中橫坐標(biāo)0 m處是對(duì)稱中心位置。從圖5中我們可以看出出口速度大小沿X軸方向的變化趨勢(shì)。在對(duì)稱中心處速度最大并且比較集中，在2.5～3 m的區(qū)域，由于受上方的旋流影響，出口速度有一定程度的降低。

由圖6可以看出，每個(gè)出口截面都是出口中心速度大，靠近出口管道壁面處速度小。為了便于統(tǒng)計(jì)比較，我們選取每個(gè)出口的峰值速度來(lái)查看出口速度的分布狀況。出口沿X軸的速度分布狀況如表1所示。

表1 匯風(fēng)箱沿X軸方向出口速度峰值

如前所述，入口氣流在Z方向上分布的非常均勻。從模擬結(jié)果看，同一X坐標(biāo)下，沿Z軸方向的出口速度均一致，也驗(yàn)證了之前的觀點(diǎn)。

2 結(jié)論

從計(jì)算模擬結(jié)果來(lái)看,整個(gè)匯風(fēng)箱在出口截面的速度分布還是相當(dāng)均勻的。出口最大峰值速度和最小峰值速度相差僅1.49 m/s，結(jié)果較為理想。