电加热锅炉干烧及静、动态工况的模拟与实验研究

针对电加热锅炉在干烧时存在温控器熔断、锅炉表面温度过高的风险,以及锅炉烧水时NTC感温元件附近水温与出水口水温可能存在相差过大的问题,以一款咖啡机电加热锅炉为例,分别针对锅炉干烧工况、静态工况、动态工况下的壳体壁面温度与出水口温度开展数值模拟,并通过实验测试进行验证。结果表明,干烧工况下,壳体壁面温升速度逐步加快,开始加热92 s后达到断电温度150℃。静、动态工况下,锅炉出水温度呈持续上升后下降的趋势,最终达到动态平衡状态,温度稳定在67℃左右。经对比分析,模拟值与实验值的最大相对误差不超过5%,表明数值模型具有较高准确性,可作为锅炉自动控制系统的设计参考依据。

一种家电用小型蒸汽发生器的传热与流动特性模拟及实验研究

针对应用于各类家电中的小型蒸汽发生器的高功耗、易结垢问题,在传统使用腔体型结构上进行了改进,加大换热面积,增强换热系数,使热效率进一步提高,减小能耗。该设计可以规避一般管道型加热方式易产生的水垢阻塞流道导致换热器失效的问题。对改进型蒸汽发生器进行了热力计算及数值模拟,比较了上部进与下部进水两种方式的传热及流动特性。根据模拟结果选用具有更好的传热及流动性能的上部进水方式对增加泡沫金属铜前后的蒸汽发生器进行了实验测试,实验得到改进结构(增加金属泡沫)后蒸汽发生器的热效率可以高达98.92%,较改进前热效率约有5%的提升,改进效果明显。根据热力学原理分析,热效率的提升来自于漏热的减少和电热效率的提高。