基于Fluent的纸浆模塑热压定型加热板温度均匀性分析

模内热压定型是纸浆模塑餐具生产过程中的一种常用干燥方式,它是将成型后获得的湿纸模胚在被模具挤压与抽真空的条件下进行加热。加热板作为热压定型机的热源,其工作表面的温度均匀性影响着制品的干燥质量。针对纸浆模塑热压定型过程中加热板的温度不均匀性问题,文中提出了一种联合仿真与正交试验的优化方法。首先,对加热板的工作过程进行分析,建立了加热板的传热模型;然后,基于Fluent对加热板进行温度场的数值模拟,根据温度场分布结果将油路结构中的高温区域与低温区域尽可能交错,设计了4种新的迷宫式油路结构;最后,以油路结构、油路平面高度、加热板厚度和油路截面直径设计了4因素4水平的正交试验,并进行了极差分析与方差分析。结果表明:在实际干燥过程中,工作表面的最高温度为224.47℃,最低温度为209.92℃,温度极差高达14.55℃,温度标准差为3.01℃;加热板厚度和油路直径的大小对温度极差的影响显著,油路结构对温度标准差的影响显著。基于以上分析改进了加热板的结构,与原设计方案相比,加热板工作表面的温度极差降至7.27℃,温度标准差降至1.09℃,保证了加热板温度的均匀性,提升了纸浆模塑产品的质量。