箱式凍結(jié)機(jī)吹風(fēng)和吸風(fēng)工作模式流場(chǎng)分析

單亞飛

（四方科技集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南通 226001）

1 風(fēng)道特征

圖1 是箱式凍結(jié)機(jī)的主視圖。兩側(cè)是上下料的升降機(jī)，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(chǔ)在擱架；但上下不是嚴(yán)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(jī)寬度與高度方向的截面示意，有4 個(gè)蒸發(fā)器和4 個(gè)風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)負(fù)責(zé)為氣流提供動(dòng)力，蒸發(fā)器負(fù)責(zé)對(duì)氣流進(jìn)行冷卻。其工作模式有2 種，一是(a)風(fēng)機(jī)吹風(fēng)，二是(b)風(fēng)機(jī)吸風(fēng)。

2 風(fēng)機(jī)參數(shù)

風(fēng)機(jī)風(fēng)速16.6m/s，全壓220Pa。除了蒸發(fā)器和風(fēng)機(jī)的進(jìn)出風(fēng)口，其他位置均密封。

圖2 工作模式

3 建模與計(jì)算

3.1 流道建模

從圖2 中提取風(fēng)道，劃分流道網(wǎng)格，設(shè)置固定壁面邊界。對(duì)吹風(fēng)工作模式，設(shè)置壓力入口（總壓101694Pa，初始?xì)鈮?01525Pa）、壓力出口（總壓101325Pa）；對(duì)吸風(fēng)工作模式，設(shè)置壓力入口（總壓101325Pa，初始?xì)鈮?01325Pa）、壓力出口（總壓100956 Pa）。

3.2 流場(chǎng)計(jì)算

采用SIMPLE 算法、k-ε 模型、能量平衡方程、可壓縮流，計(jì)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(xiàng)參數(shù)和模型設(shè)置無誤后開始求解，并對(duì)迭代過程數(shù)據(jù)和最終結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和后處理，繪制出迭代曲線、壓強(qiáng)、風(fēng)速、流線圖。圖3 為流場(chǎng)迭代數(shù)據(jù)。在計(jì)算結(jié)果中：圖4 是總壓分布，圖5 是風(fēng)速度分布，圖6 是流線圖。

圖3 流場(chǎng)迭代歷程

圖4 總壓大小分布（單位：Pa）

4 結(jié)語(yǔ)

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(fēng)機(jī)全壓200Pa、風(fēng)速16.6m/s，對(duì)吹風(fēng)和吸風(fēng)兩種模式，均設(shè)置了壓力入口和壓力出口。在吹風(fēng)時(shí)，風(fēng)機(jī)入口為高壓區(qū)；在吸風(fēng)時(shí)，風(fēng)機(jī)出口為低壓區(qū)。對(duì)于兩類工作模式，各個(gè)風(fēng)機(jī)幾乎同一水平方向上，與對(duì)面的蒸發(fā)器形成通路。圖4 表明：吹風(fēng)模式的風(fēng)機(jī)出口氣壓較高，但通過蒸發(fā)器和擱架之間的儲(chǔ)藏區(qū)的風(fēng)壓較小；吸風(fēng)模式雖然風(fēng)機(jī)的出口氣壓略小，但通過蒸發(fā)器和擱架之間的儲(chǔ)藏區(qū)的風(fēng)壓較大，冷風(fēng)穿透能力更強(qiáng)。圖5 表明：兩者的進(jìn)口風(fēng)速較均勻，而出風(fēng)口的氣壓和風(fēng)速不夠均勻；吹風(fēng)模式的最大風(fēng)速高于吸風(fēng)模式，但對(duì)于擱架之間的儲(chǔ)藏區(qū)，各層的風(fēng)速數(shù)值相當(dāng)，風(fēng)向相反。

圖6 表明，吹風(fēng)模式的有效出風(fēng)口面積較小，大部分位置為渦流阻礙。吸風(fēng)模式的出風(fēng)口是風(fēng)機(jī)，其有效出風(fēng)口面積幾乎與整個(gè)風(fēng)機(jī)出口面積相當(dāng)。因此，設(shè)計(jì)的時(shí)候，風(fēng)機(jī)盡量選擇吸風(fēng)模式，吸風(fēng)工作的風(fēng)場(chǎng)較均勻，渦流區(qū)較少，風(fēng)速數(shù)值相當(dāng)，冷風(fēng)穿透能力更強(qiáng)，凍結(jié)效果更好。