基于CFD的新型密集烤房流場模擬及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、我國是煙草生產(chǎn)大國。煙葉從田間收獲到包裝銷售，首個加工工藝便是煙草烘烤，煙草烘烤的質(zhì)量會影響后續(xù)加工環(huán)節(jié)，甚至卷煙產(chǎn)品的質(zhì)量。新型密集烤房可以提高煙草烘烤效率，煙草烘烤的質(zhì)量會受到密集烤房內(nèi)部環(huán)境的影響。將CFD技術(shù)應(yīng)用到新型密集煙草烤房中，獲取烤房內(nèi)部流場環(huán)境信息，對提高煙草烘烤效率有較好的實際意義。
　　本研究基于CFD方法對新型密集煙草烤房內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行分析。應(yīng)用離散相模型建立烤房的水分蒸發(fā)模型，對其內(nèi)部熱濕環(huán)境進(jìn)行數(shù)值模擬，

2、利用煙草烘烤試驗數(shù)據(jù)，如測量的煙草重量變化等，驗證所建立的烤房CFD模型。利用多孔介質(zhì)模型對烤房內(nèi)部煙草區(qū)域研究，分析不同多孔介質(zhì)參數(shù)對烤房內(nèi)溫度分布的影響。對烤房內(nèi)部氣流速度場進(jìn)行數(shù)值模擬，研究不同通風(fēng)孔數(shù)量、導(dǎo)流板角度和排濕口位置對氣流環(huán)境的影響，從而對新型煙草烤房進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。得到的主要結(jié)論如下:
　　(1)對烘烤過程烤房溫濕度和煙葉重量變化進(jìn)行試驗研究。煙葉上層區(qū)域溫度始終低于下層區(qū)域，煙葉上層區(qū)域空氣相對濕度高于下

3、層區(qū)域，非煙草區(qū)域的相對濕度較低并基本保持一致，烘烤過程煙葉失重速率分成四個階段。
　　(2)確定應(yīng)用離散相模型對烤房內(nèi)部煙草水分蒸發(fā)進(jìn)行建模。多相流模型在入口邊界引入煙草水分，與水分由煙草葉片排出不相符，在煙草區(qū)域設(shè)置入口邊界，則會影響烤房氣流流動性;應(yīng)用離散相模型對煙草水分蒸發(fā)現(xiàn)象建模，可以在烤房內(nèi)部任何位置創(chuàng)建非結(jié)構(gòu)平面引入煙草水分，并且不會影響烤房氣流流動。
　　(3)采用CFD方法研究新型密集烤房內(nèi)部溫度場和濕度場

4、。CFD軟件計算得到的溫濕度值與烘烤試驗所測量數(shù)值的相關(guān)性較高，說明所建CFD模型可以對烤房內(nèi)部熱濕環(huán)境進(jìn)行預(yù)測?？痉康撞繀^(qū)域溫度大于頂部區(qū)域，多孔介質(zhì)內(nèi)部溫度低于其外部區(qū)域，而水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布與溫度相反。孔隙率和顆粒平均直徑的增加使得多孔介質(zhì)內(nèi)部熱傳導(dǎo)速度變快，在煙草烘烤過程中，適當(dāng)?shù)倪x擇裝煙密度可以提高烘烤效率。
　　(4)對新型密集煙草烤房進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。通風(fēng)孔數(shù)量的增加顯著提高了烤房內(nèi)部氣流的平均速度，增加了氣流的流動