双层定形机流场分析及关键结构优化设计

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在纺织品的生产环节中,定形机是后处理热定形工艺中的关键设备。针对纺织品前处理过程中出现的经纬歪斜、织物结构不稳定等问题,需要通过喷嘴喷射出的高速热气流对湿织物进行干燥定形,消除织物表面的褶皱,使织物获得稳定的尺寸和色泽。定形机中烘房内风道结构直接决定了织物表面温度场的均匀性,因此,对风道结构进行分析从而保证干燥定形过程中织物受到各喷嘴均匀的气流量很有必要。目前,国内的许多定形机生产厂家在设计风道结构时,基本都是设计师依靠自身经验进行设计,缺乏对风道结构进行理论的分析。导致风道结构内流场分布不均匀、各喷嘴气流量分布不均且喷出气流的方向不稳定,从而使得织物由于干燥不均匀出现霉变的现象。部分企业为了避免这一现象常常进行长时间干燥,这样不但使得织物部分变黄变硬,降低了纺织品的质量,同时也增加了能耗,使得经济效益变低。本文以双层定形机烘房内风道结构为研究对象,对其进行建模仿真,分析风道结构对流场均匀性的影响,对流场不均匀的现象进行分析,并结合模拟计算结果对风道结构进行优化。本文主要研究内容及结论如下。(1)介绍双层定形机的结构原理、工作过程以及现有风道的类型,并对双层定形机风道性能分析时涉及的理论基础知识进行介绍,主要包括气体动力学理论、流体力学理论和传热学理论知识。并结合这些理论知识对风道性能特征进行分析。(2)建立双层定形机中传统风道的三维模型,对模型进行简化并设置相关参数,在FLUENT中进行有限元分析,通过模拟计算结果分析风道中各个结构对流场均匀性的影响,并得出相关的结论。风道进风长度和风道倾斜角度对风道内流场均匀性影响较小,风道内安装导流板对风道内流场均匀性影响较大,可以有效的改善风道内流场分布。在风道喷嘴入口处安装挡板可以有效的改变各喷嘴处的气流方向。根据优化结果做出分析,得到风道结构的最优参数。(3)对风道结构进行优化分析后,对喷嘴的结构进行仿真分析。首先分析喷嘴布局对于织物干燥的影响,模拟结果表明,喷嘴在风道上错开一定距离分布时,能使织物表面有较好的温度分布;其次对喷嘴与织物间的距离进行分析,得出织物干燥过程中织物与喷嘴的最佳距离;最后对喷嘴高度以及喷嘴侧壁倾斜角度进行分析,得出喷嘴结构的最优参数,使得喷嘴喷射气流能垂直吹向织物。
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