李 赫 張 志 任 源 張開(kāi)飛

LI He ZHANG Zhi REN Yuan ZHANG Kai-fei

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，河南 鄭州 450002)

(College of Mechanical & Electrical Engineering of Henan Agricultural University, Zhengzhou, Henan 450002, China)

菊花屬于菊科多年生草本植物，具有豐富的藥用價(jià)值[1-2]。鮮菊花水分含量很高，采收后需要及時(shí)干燥，否則極易引起霉敗等變質(zhì)。菊花的干燥方式可分為自然晾曬、硫磺熏蒸、真空干燥[3]、遠(yuǎn)紅外干燥[4]、氣流干燥[5]、微波干燥[6]等，研究[7]表明采用微波-氣流組合干燥技術(shù)相比單一干燥方式可大大提高菊花干燥生產(chǎn)效益。在干燥過(guò)程中，結(jié)合干燥機(jī)的實(shí)際工作情況，干燥機(jī)內(nèi)部的流場(chǎng)分布嚴(yán)重影響菊花的干燥品質(zhì)[8]。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)菊花干燥過(guò)程中干燥室內(nèi)流場(chǎng)分析研究較少。霍二光[9]通過(guò)分析菊花的物性參數(shù)和烘干室的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，應(yīng)用FLUENT軟件對(duì)菊花烘干室內(nèi)部氣流組織進(jìn)行模擬分析，通過(guò)改變烘干室的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高了烘干室內(nèi)氣流組織的均勻性，但并未分析菊花干燥過(guò)程中干燥室內(nèi)的流場(chǎng)特性及熱傳質(zhì)現(xiàn)象。本試驗(yàn)擬以ZDG230型負(fù)壓式電加熱干燥機(jī)為試驗(yàn)樣機(jī)，運(yùn)用FLUENT軟件分析菊花烘干過(guò)程中干燥機(jī)內(nèi)部的流場(chǎng)分布特性，為今后優(yōu)化菊花干燥工藝、提高菊花干燥品質(zhì)提供參考。

1 計(jì)算模型

鮮菊花：采摘于濟(jì)源鴻潤(rùn)苗木有限公司，經(jīng)測(cè)量得初始狀態(tài)下鮮菊花的含水率為84%、密度為465.6 kg/m3、孔隙率為54.51%，在干燥機(jī)內(nèi)每層菊花鋪放厚度為5 cm。

1.1 幾何建模和網(wǎng)格劃分

負(fù)壓式電加熱干燥機(jī)是利用電加熱管將外界輸送到加熱室的干冷空氣加熱。干燥室內(nèi)部風(fēng)機(jī)葉片快速旋轉(zhuǎn)使風(fēng)機(jī)附近空氣流速變大氣壓變小，使干燥室內(nèi)氣壓小于外界氣壓形成負(fù)壓，由于干燥室內(nèi)外壓差的作用使空氣由室外補(bǔ)償流入室內(nèi)[10-12]。ZDG230型負(fù)壓式干燥機(jī)干燥室的內(nèi)尺寸為125 cm(長(zhǎng))×93 cm(寬)×127 cm(高)，建模時(shí)默認(rèn)選用干燥機(jī)的中心為坐標(biāo)系的原點(diǎn)。干燥室的菊花層數(shù)設(shè)計(jì)為10層，則菊花堆積區(qū)域(多孔介質(zhì)區(qū)域)在Z坐標(biāo)軸上的對(duì)應(yīng)區(qū)間為(46.5 cm，78.2 cm)，干燥機(jī)的物理模型如圖(1)所示。

1. 熱交換管 2. 進(jìn)氣口 3. 排濕口 4. 風(fēng)機(jī)葉片 5. 風(fēng)機(jī)電機(jī) 6. 風(fēng)機(jī)變頻器 7. 自動(dòng)控制器 8. 多空風(fēng)道 9. 多空盤(pán) 10. 門(mén)鎖夾 11. 多空突出盤(pán) 12. 托盤(pán)架 13. 托盤(pán) 14. 地輪 15. 門(mén)合頁(yè) 16. 托盤(pán)支架 17. 溫度傳感器 18. 門(mén)密封材料 19. 電加熱器固定臺(tái) 20. 電加熱器

圖1 干燥機(jī)物理模型示意圖

Figure 1 Schematic diagram of drying model

通過(guò)前處理軟件GAMBIT進(jìn)行網(wǎng)格劃分，為兼顧計(jì)算精度和運(yùn)算效率，采用六面體網(wǎng)格單元分塊劃分網(wǎng)格的方案。在干燥機(jī)的菊花堆積區(qū)域(多孔介質(zhì)區(qū)域)采用較密的網(wǎng)格劃分格式，而在其它區(qū)域則采用相對(duì)稀疏的網(wǎng)格劃分格式，共產(chǎn)生2.45×106個(gè)網(wǎng)格單元。

1.2 基本假設(shè)

根據(jù)負(fù)壓式電加熱干燥機(jī)兩側(cè)送風(fēng)的特點(diǎn)，認(rèn)為菊花干燥區(qū)域?yàn)槎嗫捉橘|(zhì)區(qū)域，則濕菊花的熱風(fēng)干燥過(guò)程就是典型的多孔介質(zhì)熱質(zhì)傳遞過(guò)程，對(duì)傳熱過(guò)程做以下假設(shè)：

(1) 干燥機(jī)的干燥室內(nèi)分布有裝料門(mén)，從簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型的角度出發(fā)，認(rèn)為其物性參數(shù)和聚氨酯的物性參數(shù)是一致的。

(2) 干燥機(jī)內(nèi)空氣為不可壓縮的理想氣體。

(3) 菊花與菊花之間的熱傳導(dǎo)忽略不計(jì)。

(4) 由于熱空氣溫度不高，所以?xún)H考慮對(duì)流換熱，不計(jì)輻射換熱。

(5) 干燥機(jī)的通風(fēng)排濕順暢。

(6) 干燥機(jī)的聚氨酯箱壁為絕熱體，其熱容量忽略不計(jì)。

1.3 計(jì)算模型建立

本試驗(yàn)主要研究在菊花烘干過(guò)程中干燥機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)分布及變化規(guī)律。質(zhì)量守恒方程又叫做連續(xù)性方程，任何流動(dòng)問(wèn)題都必須滿(mǎn)足連續(xù)性方程，式(1)為質(zhì)量守恒方程的表達(dá)式[13]。

(1)

引入矢量符號(hào)div(a)=?ax/?x+?ay/?ay+?az/?az，式(1)可寫(xiě)為：

(2)

式中：

ρ——密度，kg/m3；

t——時(shí)間，s；

μ——速度矢量，s/m；

u、v、w——速度矢量μ在x、y和z方向的分量，s/m。

標(biāo)準(zhǔn)k-ε兩方程模型是近些年應(yīng)用范圍最廣的湍流模型，它是由湍動(dòng)能k方程和湍動(dòng)耗散率ε的方程共同構(gòu)成的[14-15]。

(3)

(4)

式中：

Gb——由于浮力引起的湍動(dòng)能k產(chǎn)生項(xiàng)；

Gk——由于平均速度梯度引起的湍動(dòng)能k的產(chǎn)生項(xiàng)；

YM——代表可壓湍流中脈動(dòng)擴(kuò)張的貢獻(xiàn)，YM=0；

σk、σε——與湍動(dòng)能k和耗散率ε對(duì)應(yīng)的Prandt1數(shù)，分別為1.0，1.3；

Sε、Sk——用戶(hù)自定義的源項(xiàng)；

C1ε、C2ε、C3ε——經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，分別為1.44，1.92，0.00。

1.4 邊界條件

在涉及到湍流的計(jì)算中，需要給定入口邊界上的湍流參數(shù)，通過(guò)給定湍流強(qiáng)度I、水力直徑DH、湍流動(dòng)能k和湍流耗散率ε等來(lái)定義流場(chǎng)邊界上的湍流。本試驗(yàn)選用的湍流參數(shù)為湍流強(qiáng)度I和水力直徑DH。根據(jù)流體力學(xué)的經(jīng)典理論，對(duì)于完全發(fā)展的管道中的流動(dòng)，湍流強(qiáng)度I和水力直徑DH[16-17]，可由式(5)、(6)得到：

(5)

(6)

式中：

ReDH——以水力直徑DH為特征長(zhǎng)度求出的雷諾數(shù)；

A——截面面積，mm2；

Pw——濕周，mm；

選用壓力出口邊界條件，出口氣流的壓力為50 100 Pa，出口氣流的溫度為實(shí)測(cè)溫度40 ℃干燥機(jī)壁面為絕熱壁面。

1.5 物理參數(shù)及相關(guān)參數(shù)

負(fù)壓式干燥機(jī)的干燥模型需要用到的物理屬性及相關(guān)參數(shù)如圖2所示。其中空氣的密度、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)、黏度是取其在常溫下的熱物性值，并且假設(shè)干燥過(guò)程中菊花和箱壁的熱物性值為常數(shù)。

2 菊花干燥過(guò)程數(shù)值模擬結(jié)果及流場(chǎng)分析

2.1 速度場(chǎng)分析

圖3為y=0.6 m平面上的速度場(chǎng)分布圖。由圖3可知，干燥室內(nèi)熱氣流在分布上呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，整體上越接近上部風(fēng)機(jī)位置風(fēng)速越大。熱空氣從干燥機(jī)兩側(cè)進(jìn)入干燥機(jī)內(nèi)部，在風(fēng)機(jī)的抽力作用下，熱風(fēng)沿干燥機(jī)Z軸方向運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到上方堆積菊花的阻礙作用，熱空氣流速緩慢增加，分層現(xiàn)象顯著，在出口處達(dá)到最大風(fēng)速。干燥機(jī)內(nèi)菊花放置區(qū)域物料間風(fēng)速大致在0.47～8.04 m/s呈梯度變化，層與層之間風(fēng)速較為均勻，能滿(mǎn)足排濕要求，且有利于同一層面上物料同步干燥。

圖2 物理屬性及相關(guān)參數(shù)

圖4(a)、(b)、(c)分別為Z在0.11，0.70，1.38 m平面上托盤(pán)內(nèi)物料的速度場(chǎng)分布圖。由圖4可知，不同高度層上菊花的速度場(chǎng)有明顯差別，且整體沿干燥機(jī)Z軸方面遞增。據(jù)此可以得出，放置菊花時(shí)，可以根據(jù)烤箱高度安排放置菊花的重量及層厚。即干燥時(shí)下層應(yīng)適當(dāng)減少菊花的攤?cè)~層厚，上層則應(yīng)適當(dāng)增加菊花的攤?cè)~厚度，這樣有利于物料的同步干燥，從而獲得較好的菊花質(zhì)量。

圖4 不同高度托盤(pán)內(nèi)物料的速度云場(chǎng)

2.2 壓力場(chǎng)分析

圖5為y=0.6 m平面上的壓力分布圖。由圖5可知，在熱氣流上升的過(guò)程中，由于受物料的阻礙作用，氣壓會(huì)有一定的損耗，表現(xiàn)為壓強(qiáng)沿干燥機(jī)Z軸方向不斷減小，并且在出口處有最小值。風(fēng)機(jī)的抽力以及干燥機(jī)內(nèi)部形成的壓力梯度成為流體流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，保證了濕熱空氣是沿著干燥機(jī)Z軸方向運(yùn)動(dòng)，直至從風(fēng)機(jī)處流向干燥機(jī)外部，從而達(dá)到更有效的排濕效果。

圖5 干燥機(jī)內(nèi)部壓力場(chǎng)分布圖

圖6(a)、(b)、(c)分別為Z在0.11，0.70，1.38 m平面上托盤(pán)內(nèi)物料的壓力場(chǎng)分布圖。從圖6中可以看出，同一高度平面上各托盤(pán)內(nèi)物料壓力場(chǎng)分布較為均勻，不同高度平面上則區(qū)別明顯。熱氣流沿干燥機(jī)Z軸方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，在干燥機(jī)底部接觸第一層物料前，由于途中沒(méi)有受到堆積菊花的阻礙作用，壓強(qiáng)基本沒(méi)有損失。當(dāng)進(jìn)入菊花堆積區(qū)后，受到物料的阻礙作用，壓強(qiáng)減小。

2.3 溫度場(chǎng)分布

雖然影響菊花干燥質(zhì)量的因素有很多，如干燥設(shè)備、物料裝載量、風(fēng)速、風(fēng)壓等情況，但其大部分因素是通過(guò)影響干燥機(jī)內(nèi)的溫度分布來(lái)影響菊花干燥質(zhì)量的。因此研究干燥機(jī)內(nèi)部的溫度分布情況對(duì)指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)有重要意義[18]。

圖7為y=0.6 m平面上的溫度分布圖。由圖7可知，干燥過(guò)程中干燥機(jī)的垂直溫差為5～7 ℃，而菊花放置區(qū)域垂直溫差為3～5 ℃。干燥過(guò)程中菊花要不斷地從周?chē)h(huán)境中獲得熱能，其中一部分熱能用來(lái)提高菊花的溫度，另一部分則用于菊花水分的蒸發(fā)，因此熱氣流在通過(guò)菊花放置區(qū)域后，溫度有較為明顯的降低。從圖7中也可以發(fā)現(xiàn)，干燥機(jī)進(jìn)風(fēng)口兩側(cè)溫度較高，沿X軸接近中心處，溫度有所降低，但物料區(qū)整體溫度分布較為均勻。這是因?yàn)榫栈ㄔ诟稍镞^(guò)程中從環(huán)境吸熱，導(dǎo)致干燥機(jī)內(nèi)環(huán)境溫度低于初始進(jìn)風(fēng)口的熱風(fēng)溫度，隨后濕熱空氣在壓力梯度和風(fēng)機(jī)吸力的作用下向上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷地帶走菊花水分，致使溫度出現(xiàn)小幅下降。

圖8(a)、(b)、(c)分別為Z在0.11，0.70，1.38 m平面上的托盤(pán)內(nèi)物料的溫度場(chǎng)分布圖。由圖8可知，在同一高度層面上，不同托盤(pán)的溫度場(chǎng)分布較為均勻，這有利于同一層面上菊花的同步干燥。此外，干燥機(jī)底部托盤(pán)溫度較高，沿Z軸方向上呈減小趨勢(shì)，不過(guò)減小幅度較小，底部至頂部溫差大致在4～6 ℃，保證了不同層菊花在相近的溫度下干燥，為菊花的干燥創(chuàng)造了良好的干燥環(huán)境。

圖8 不同高度托盤(pán)內(nèi)物料的溫度云場(chǎng)

2.3.1X-Z平面上干燥初期溫度云場(chǎng)圖 圖9分別顯示的是干燥時(shí)間為1，2，3 h時(shí)y=0.4 m平面上的溫度場(chǎng)。由圖9 可知，在干燥初始階段干燥機(jī)進(jìn)風(fēng)口兩側(cè)溫度較高，接近60 ℃。而中間區(qū)域溫度明顯較低，且底部溫度明顯高于干燥機(jī)上半部分溫度，干燥機(jī)內(nèi)最大溫差接近10 ℃。這是因?yàn)楦稍锍跏茧A段，熱量在傳遞過(guò)程中，大部分熱量用于加熱物料，隨著熱空氣向干燥機(jī)中心和高度方向運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，熱量不斷被消耗，致使溫度降低。隨著干燥時(shí)間的推移，雖然干燥機(jī)上部和底部仍存在溫差，但氣流在整個(gè)高度上的分布趨于均勻。為菊花的均勻干燥提供了有利條件。干燥進(jìn)行3 h 時(shí)，此時(shí)整個(gè)干燥機(jī)內(nèi)部溫度接近均勻狀態(tài)，此時(shí)菊花的失水速度和失水量較大，而蒸發(fā)需要從周?chē)h(huán)境中吸熱，導(dǎo)致整體環(huán)境溫度低于進(jìn)風(fēng)口溫度。

圖9 y=0.4 m平面上溫度云場(chǎng)圖

2.3.2X-Y平面上干燥初期溫度云場(chǎng)圖 圖10(a)、(b)、(c)分別為干燥1，2，3 h時(shí)Z=1.38 m平面上溫度云場(chǎng)圖。由圖10可以直觀看出，隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，圖中低溫區(qū)域越來(lái)越小，溫度整體分布越來(lái)越均勻。干燥1 h時(shí)，該層面上溫度左右兩側(cè)高，中心處溫度低。這是因?yàn)闊犸L(fēng)從左右兩側(cè)通風(fēng)孔向中心運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到物料的阻礙，熱量不斷地被消耗，再加上熱風(fēng)供應(yīng)時(shí)間較短，致使中心區(qū)域同壁面溫差較大。圖10(b)與圖10(a)相比提供的熱量增多，中心處同進(jìn)風(fēng)孔處溫差縮小。不過(guò)該層面上溫度分布仍不夠均勻。當(dāng)干燥進(jìn)行3 h時(shí)，整個(gè)層面溫度分布已比較均勻，只有在圖10(c)右下方靠近壁面位置處，出現(xiàn)溫度偏低情況，可能模擬物料干燥過(guò)程中，此處出現(xiàn)了渦流波動(dòng)。但整體上干燥3 h時(shí)，該層面溫度分布基本已達(dá)到均勻狀態(tài)，整體溫差相差在5 ℃左右。

圖10 Z=1.38 m平面上溫度云場(chǎng)圖

圖11(a)、(b)、(c)分別為干燥1，2，3 h時(shí)Z=0.7 m平面上溫度云場(chǎng)圖。由圖11可得，干燥1 h時(shí)，該層面上四周溫差較小，低溫區(qū)域主要集中在整個(gè)平面的中心處。這是因?yàn)槲锪显诟稍飼r(shí)，熱風(fēng)從左右兩側(cè)向中心處運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，也在向上運(yùn)動(dòng)，造成該層平面上傳遞到中心處的熱量較少，與此同時(shí)下層熱風(fēng)向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，由于蒸發(fā)吸熱，致使溫度較低，這也造成了中心處出現(xiàn)低溫區(qū)。從圖11還可以發(fā)現(xiàn)從兩側(cè)到中心處溫度均有所升高，這是因?yàn)殡S干燥的進(jìn)行，熱量傳遞至中心處，使該處物料溫度上升并出現(xiàn)水分蒸發(fā)。當(dāng)干燥3 h時(shí)，該層最大溫差大致在4 ℃左右，基本達(dá)到了均勻狀態(tài)，且均勻性要優(yōu)于Z=1.38 m平面。

圖12(a)、(b)、(c)分別為干燥1，2，3 h時(shí)Z=0.11 m平面上溫度云場(chǎng)圖。由圖12可以看出，干燥時(shí)Z=0.11 m平面上達(dá)到均勻狀態(tài)較早。圖12(a)中，該平面在干燥1 h后，絕大部分區(qū)域溫差較小，基本達(dá)到了均勻狀態(tài)，僅中心點(diǎn)和上下邊框處相對(duì)周?chē)鷧^(qū)域存在較大溫差。隨著干燥的進(jìn)行，溫度在該平面的分布相對(duì)越來(lái)越均勻，當(dāng)干燥進(jìn)行2～3 h后，圖中大部分區(qū)域溫度已經(jīng)達(dá)到56 ℃，區(qū)域間溫差在3 ℃左右。

圖11 Z=0.7 m平面上溫度云場(chǎng)圖

圖12 Z=0.11 m平面上溫度云場(chǎng)圖

對(duì)圖10～12進(jìn)行縱向比較，發(fā)現(xiàn)整體上越靠近烤箱底部，溫度達(dá)到均勻狀態(tài)越快。當(dāng)干燥時(shí)間一致時(shí)，從物料熱量變化上來(lái)看，Z=0.11 m平面>Z=0.70 m平面>Z=1.38 m 平面，這是因?yàn)闊釟饬髟谘馗稍餀C(jī)中心方向和高度方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，熱量不斷用于加熱物料和蒸發(fā)物料中的水分，因此越靠近頂部，物料溫度越低。

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

3.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

為驗(yàn)證模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，分別在干燥機(jī)內(nèi)的Z=0.11 m 平面、Z=0.70 m平面、Z=1.38 m平面布置溫度傳感器，每層平面布置16個(gè)，共計(jì)48個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每層監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖13所示。待干燥機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定后，測(cè)定各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度值，為方便列表分析，令每個(gè)托盤(pán)上4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)得溫度的平均值作為該托盤(pán)區(qū)域的平均溫度。

3.2 試驗(yàn)及模擬結(jié)果統(tǒng)計(jì)

對(duì)試驗(yàn)測(cè)量與模擬數(shù)據(jù)，按照干燥時(shí)間的順序進(jìn)行了劃分，如表1所示。

圖13 溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖

干燥時(shí)間/h平面層/m托盤(pán)1實(shí)測(cè)模擬托盤(pán)2實(shí)測(cè)模擬托盤(pán)3實(shí)測(cè)模擬托盤(pán)4實(shí)測(cè)模擬0.1153.355.153.155.353.855.653.555.410.7050.252.350.352.149.852.050.151.81.3848.650.549.751.550.352.149.150.80.1153.456.254.156.853.856.453.256.120.7051.554.750.853.951.154.352.254.81.3850.653.150.953.851.254.049.652.30.1155.857.156.157.655.157.254.957.330.7052.155.252.655.451.955.351.855.21.3850.954.551.354.951.154.850.554.1

3.3 檢測(cè)結(jié)果分析

分別對(duì)干燥1，2，3 h時(shí)，不同平面上各監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度的實(shí)測(cè)值和模擬值進(jìn)行對(duì)比分析，并計(jì)算出相應(yīng)的誤差情況。

(7)

式中：

ai——第i個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)值與模擬值之間的相對(duì)誤差；

Ei——第i個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)值；

Si——第i個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)模擬值，i=1、2、3、4。

因?yàn)槊繉拥?個(gè)托盤(pán)均在同一平面上，故托盤(pán)均用1～4號(hào)來(lái)表示(見(jiàn)圖13)，利用式(7)來(lái)計(jì)算檢測(cè)結(jié)果的誤差情況，相對(duì)誤差如圖14所示。

對(duì)比結(jié)果分析：

(1) 通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)值和模擬值的比較，發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)值略低于模擬值，主要原因可能是實(shí)際干燥中干燥機(jī)箱壁會(huì)造成部分熱量的散失，而模擬的模型為理想模型，因此會(huì)造成數(shù)據(jù)的誤差。

(2) 據(jù)圖(14)所示，各托盤(pán)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的誤差值均<8%，所以可以認(rèn)為模擬計(jì)算結(jié)果能夠和實(shí)測(cè)結(jié)果較好吻合，證明通過(guò)FLUENT軟件進(jìn)行模擬計(jì)算是正確可行的。

4 結(jié)論

(1) 通過(guò)分析ZDG230型負(fù)壓式電加熱干燥機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，構(gòu)建了干燥機(jī)的幾何模型。采用六面體網(wǎng)格單元分塊劃分網(wǎng)格的方案及前處理軟件GAMBIT進(jìn)行網(wǎng)格劃分。根據(jù)負(fù)壓式電加熱干燥機(jī)兩側(cè)送風(fēng)，以及菊花干燥區(qū)域?yàn)槎嗫捉橘|(zhì)區(qū)域的特點(diǎn)建立了CFD模型。

圖14 各托盤(pán)監(jiān)測(cè)點(diǎn)誤差圖

(2) 應(yīng)用FLUENT軟件對(duì)模型的求解計(jì)算實(shí)現(xiàn)了菊花熱風(fēng)干燥過(guò)程中流場(chǎng)分布的數(shù)值模擬，得到了菊花干燥過(guò)程中的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)及溫度場(chǎng)的分布規(guī)律。在菊花放置區(qū)域干燥機(jī)內(nèi)流場(chǎng)速度隨烤箱高度而增大，風(fēng)速大致在0.47～8.04 m/s 時(shí)呈梯度變化；干燥室內(nèi)壓力沿干燥機(jī)Z軸方向不斷減小，不同高度平面上差別明顯，在同一高度上各托盤(pán)內(nèi)物料壓力場(chǎng)分布較為均勻；在干燥初始階段菊花放置區(qū)域初期溫度場(chǎng)分布最大溫差接近10 ℃，且其溫度場(chǎng)分布在豎直軸心方向溫度較低，隨著干燥時(shí)間的推移，其溫度場(chǎng)分布逐漸趨于均勻。

(3) 為確保模擬結(jié)果的可信度，著重對(duì)干燥穩(wěn)定前1，2，3 h干燥機(jī)內(nèi)溫度場(chǎng)的分布情況進(jìn)行了模擬和驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果為各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的誤差均在8%以?xún)?nèi)，證明了模擬結(jié)果的可靠性。其結(jié)果表明利用FLUENT模擬分析方法對(duì)提高菊花干燥品質(zhì)具有一定的參考價(jià)值，對(duì)ZDG230型負(fù)壓式電加熱干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化改造具有重要的指導(dǎo)意義。