步进式固溶炉压力损失数值分析与优化设计

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随着有色金属技术的发展,铝合金的热处理技术已发展成为热处理学科中的一个重要组成部分。实际生产中用到的热处理工艺和设备往往达不到最佳的热处理效果,从而影响到热处理的质量,并且造成资源的浪费。  近些年随着计算机计算能力的不断提高和计算流体力学本身理论和方法的不断改进,CFD已经被越来越多地应用到各个工程领域中。本文便是基于目前比较流行的商用CFD软件对铝合金热处理工艺中的固溶设备进行数值分析。以某公司生产的步进式固溶炉为研究对象,对其生产中出现的问题进行研究。通过对其加热室内热风循环系统的总压力场和流场的模拟,总结出该设备循环热风系统的风量选取与出口设计不匹配的原因,并提出合理化建议。  首先,通过对第二加热室压力损失的数值分析,找出影响循环热风压力损失的主要结构,分析其阻力特性规律。其次,按现有炉型的风机参数进行模拟分析,找出方案中造成热风循环压力损失过大的原因。最后,按原有炉型热风系统的设计思路,给出了现有炉型的设计思路和参考意见。  经过对多孔板阻力特性的分析得出以下结论:当现有炉型的循环热风系统不发生改变时,通过增大孔径来实现降低热风循环总压力损失的设想,是不能够实现的;在孔分布形式不改变的条件下,多孔板送风末端造成的热风压力损失仅与孔板出口平均速度有关。以此,说明了现有炉型在循环热风系统的设计中可能存在的问题。  通过优化风量和多孔板结构,达到了降低循环热风压力损失的目的,并且使加热室流场分布更加均匀。从而降低了设备制造和风机运行成,解决了现有炉型可能出现的风机运行不稳定和工件加热不均匀的问题。
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