基于Minitab软件的速冻机内圆漏斗喷嘴结构优化

为了增强冲击式速冻机内的传热强度和均匀性,本文以冲击式速冻机试验台为依托,提出了一种新型喷嘴结构——圆漏斗喷嘴。在该试验台被试验验证可靠的基础上,利用数值模拟技术对该试验台流场进行了模拟计算,利用Minitab软件中的Plackett-Burman设计从圆漏斗喷嘴出口直径D_(E)、漏斗宽度L_(3)、漏斗高度L_(1)、射流高度L_(2)、喷嘴排数N、喷嘴间隙S和喷嘴到钢带的距离H等7个因素中得到漏斗宽度、射流高度和喷嘴排数等3个因素为影响钢带表面努塞尔数和传热均匀度的显著性因素,然后利用Box-Behnken设计,建立3个显著性因素与钢带表面平均努塞尔数Nu_(ave)和传热均匀指标η等2个响应值之间的数学模型,确定喷嘴最佳的结构参数。结果表明:最佳结果参数为漏斗宽度17 mm、射流高度50 mm、喷嘴排数为3;在此条件下钢带表面Nu_(ave)为448.68、传热均匀指标为0.232 9,通过数值模拟得到的值与方程预测值总体吻合,说明优化得到的圆漏斗喷嘴的新型结构参数能够使速冻机的速冻效率达到最佳。