單亞飛

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1 風道特征

圖1 是箱式凍結(jié)機的主視圖。兩側(cè)是上下料的升降機，中間是擱架與凍品，擱架外側(cè)是起支撐作用的鋼架結(jié)構(gòu)。圖1 表明：凍結(jié)區(qū)域在高度方向上分兩層，上層有10 層擱架、下層有11 層擱架，凍品存儲在擱架；但上下不是嚴格意義上的分開，氣路是連通的。

圖1 主視圖

圖2 是箱式凍結(jié)機寬度與高度方向的截面示意，有4 個蒸發(fā)器和4 個風機，風機負責為氣流提供動力，蒸發(fā)器負責對氣流進行冷卻。其工作模式有2 種，一是(a)風機吹風，二是(b)風機吸風。

2 風機參數(shù)

風機風速16.6m/s，全壓220Pa。除了蒸發(fā)器和風機的進出風口，其他位置均密封。

圖2 工作模式

3 建模與計算

3.1 流道建模

從圖2 中提取風道，劃分流道網(wǎng)格，設(shè)置固定壁面邊界。對吹風工作模式，設(shè)置壓力入口（總壓101694Pa，初始氣壓101525Pa）、壓力出口（總壓101325Pa）；對吸風工作模式，設(shè)置壓力入口（總壓101325Pa，初始氣壓101325Pa）、壓力出口（總壓100956 Pa）。

3.2 流場計算

采用SIMPLE 算法、k-ε 模型、能量平衡方程、可壓縮流，計算流體的平流和湍流特性。檢查迭代收斂條件、壁面換熱情況等各項參數(shù)和模型設(shè)置無誤后開始求解，并對迭代過程數(shù)據(jù)和最終結(jié)果進行實時監(jiān)控和后處理，繪制出迭代曲線、壓強、風速、流線圖。圖3 為流場迭代數(shù)據(jù)。在計算結(jié)果中：圖4 是總壓分布，圖5 是風速度分布，圖6 是流線圖。

圖3 流場迭代歷程

圖4 總壓大小分布（單位：Pa）

4 結(jié)語

圖5 速度大小分布圖（單位：m/s）

圖6 流線圖

流道外為開敞區(qū)域，因此，取環(huán)境氣壓101325Pa。為了保證風機全壓200Pa、風速16.6m/s，對吹風和吸風兩種模式，均設(shè)置了壓力入口和壓力出口。在吹風時，風機入口為高壓區(qū)；在吸風時，風機出口為低壓區(qū)。對于兩類工作模式，各個風機幾乎同一水平方向上，與對面的蒸發(fā)器形成通路。圖4 表明：吹風模式的風機出口氣壓較高，但通過蒸發(fā)器和擱架之間的儲藏區(qū)的風壓較?。晃L模式雖然風機的出口氣壓略小，但通過蒸發(fā)器和擱架之間的儲藏區(qū)的風壓較大，冷風穿透能力更強。圖5 表明：兩者的進口風速較均勻，而出風口的氣壓和風速不夠均勻；吹風模式的最大風速高于吸風模式，但對于擱架之間的儲藏區(qū)，各層的風速數(shù)值相當，風向相反。

圖6 表明，吹風模式的有效出風口面積較小，大部分位置為渦流阻礙。吸風模式的出風口是風機，其有效出風口面積幾乎與整個風機出口面積相當。因此，設(shè)計的時候，風機盡量選擇吸風模式，吸風工作的風場較均勻，渦流區(qū)較少，風速數(shù)值相當，冷風穿透能力更強，凍結(jié)效果更好。