Изучение газодинамики в рабочем пространстве печи высокоточного нагрева при различном количестве загруженных заготовок

Рисунок 87 - Изменение температурного поля во времени для заготовки №2 задачи с четырьмя заготовками в печи

Рисунок 88 - Изменение температурного поля во времени для заготовки №3 задачи с четырьмя заготовками в печи

Рисунок 89 - Изменение температурного поля во времени для заготовки №4 задачи с четырьмя заготовками в печи

На всех графиках видно, что температура со временем растет. Минимальная и средняя температура по поверхности заготовки и в объеме практически не отличаются для случая с двумя заготовками и для заготовок №1 и №3 случая с четырьмя заготовками в печи, а для заготовок №2 и №4 появляются расхождения с ростом времени. Кроме этого видно, что максимальная и минимальная температура сильно отличаются друг от друга, то есть имеет место высокая неоднородность нагрева заготовок.

Выводы

В результате проведенного математического моделирования были получены распределения плотности теплового потока и температуры по поверхности заготовок, распределения вектора скорости и температуры в рабочем пространстве печи, а также зависимость изменения температурного поля во времени.

Выявлено, что наибольшая по размеру зона циркуляции, образуются с противоположной от горелки стороны между стенкой печи и заготовкой, а с увеличением количества заготовок ее размеры уменьшаются.

Образование зон циркуляции, приводит к неравномерности прогрева по садке, т.к. поверхность дальней по отношению к горелке заготовки попадает в более высокотемпературную область. Соответственно, сильнее всего прогревается центральная часть заготовки №2, в случае с двумя заготовками в печи, и заготовки №4, в случае с четырьмя заготовками.

С увеличением количества заготовок также увеличивается неоднородность распределения температуры по садке, о чем свидетельствуют графики распределения температурного поля. По мере приближения к горелке, нагрев заготовок ухудшается, причем минимум плотности теплового потока и температуры приходится на центральную часть заготовок, так как в этой области продукты сгорания движутся с наименьшей скоростью.

Кроме этого, сильному нагреву подвергаются края заготовок. Это связано с тем, что площадь теплообмена в углах больше по отношению к прогреваемому объему.

С точки зрения равномерности прогрева рекомендуется нагревать в данной печи одну заготовку. Если же основной упор делается на производительность, то для каждого случая следует провести математическое моделирование с целью выявления наилучшего соотношения количества заготовок и однородности прогрева по садке.

Для улучшения равномерности нагрева при расположении в печи нескольких заготовок рекомендуется установить две симметрично расположенные горелки вместо одной центральной. Интенсивность перемешивания продуктов сгорания в рабочем пространстве печи увеличится, что повлечет за собой выравнивание поля температур в объеме печи и на поверхности заготовок.

Список использованных источников

1 Грин В. М. Основы инженерного эксперимента: Учебное пособие. - Барнаул: АлтГТУ, 2007. - 44с

2 Марков Б. Л., Кирсанов А. А. Физическое моделирование в металлургии. - М.: Металлургия, 1984. - 119 с.

3 Крюков А. Ю., Потапов Б. Ф. Математическое моделирование процессов в машиностроении: Учебное пособие. - Пермь: ПГТУ, 2007. - 322с.

4 Зарубин В. С. Математическое моделирование в технике: Учебник для вузов. - М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. - 496 с.

5 Паничев В. В., Соловьев Н. А. Компьютерное моделирование: учебное пособие. - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2008. - 130 с.

6 Трусов П. В. Введение в математическое моделирование: Учебное пособие. - М.: Логос, 2005. - 440 с.

7 Арутюнов В. А., Бухмиров В. В., Крупенников С. А. Математическое моделирование тепловой работы промышленных печей: Учебник для вузов. - М.: Металлургия, 1990. - 239 с.

8 ANSYS FLUENT 12.1 in Workbench User's guide// АНСИС. - URL: http://www1.ansys.com/customer/content/documentation/121/fluent/flwb.pdf (дата обращения 4.06.12)

9 ANSYS FLUENT// CAE-эксперт. - URL: http://www.cae-expert.ru/product/ansys-fluent (дата обращения 7.06.12)

Размещено на Allbest.ru