基于正交试验和Fluent的管翅式换热器结构优化

通过正交试验和数值模拟相结合的方法研究平直翅片管式换热器的换热和流阻特性,以换热系数和压降作为评价指标,用逐个分析各参数对换热和流阻特性的影响以及综合换热评价指标两种评价方法实现对换热器风机风量、翅片间距、厚度和管横纵向间距的优化。结果表明:翅片间距对压降影响最大,管纵向间距对空气侧换热系数影响最大;一种优化组合为风机风量1450 m^3/h、翅片间距2.4 mm、翅片厚度0.38 mm、管横向间距28 mm和纵向间距15 mm,另一种优化组合为风机风量1700 m^3/h、翅片间距2.4 mm、翅片厚度0.38 mm、管横向间距28 mm、纵向间距21 mm;使用优化换热器的冰淇淋机的换热能力比原设备分别提高了5.73%和6.85%。

基于Fluent的大型苏氨酸发酵罐内搅拌流场仿真分析

以大型苏氨酸发酵罐内流场为研究对象,利用Fluent软件,采用了多重坐标参考系法(MRF)以及欧拉(Eulerain)模型,结合苏氨酸发酵过程中工艺参数,对发酵罐内四档搅拌桨组合的搅拌过程进行单相流、气液两相流数值模拟,研究分析了发酵罐内流场情况、搅拌桨功率大小以及含气率等参数。结果表明,液面升高对已浸没的搅拌桨功率影响不大;发酵过程中密度增大会导致搅拌桨功率增加,二者呈近似正比例关系;通气后搅拌桨总功率下降了20.9%,溶液平均含气率稳定在21.4%左右。

苏氨酸发酵罐内不同搅拌桨组合下流场模拟

针对目前工业大型苏氨酸发酵罐搅拌设备在设计过程中依赖传统经验的现状,课题组基于CFD技术模拟了发酵罐内不同搅拌桨组合下的搅拌流场,根据模拟试验结果,为设计提供数据支持。从模拟结果中提取了罐内底桨处的流速大小分布情况,同时研究了罐内特征线上的流速分布情况;利用Patch方法,研究了搅拌流场的混合时间,试验给出了搅拌桨功率,结合二者分析了搅拌桨组合的混合效率。结果表明上3层搅拌桨选用3斜直叶桨,底层桨选用6叶前抛物线式圆盘涡轮桨的搅拌组合为较优组合。模拟试验结果及分析为苏氨酸发酵罐搅拌器的设计提供了参考。