基于CFD的黃姜熱泵干燥機(jī)干燥室熱流場(chǎng)分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

摘要：

黃姜熱泵干燥機(jī)在干燥過(guò)程中存在熱流場(chǎng)分布不均勻等問(wèn)題，使得干燥后的物料品質(zhì)不均勻，同時(shí)局部風(fēng)速和溫度過(guò)低使每批次的干燥時(shí)間增加，導(dǎo)致干燥效率低。為提高干燥物料品質(zhì)均勻性和干燥效率，需要改善黃姜熱泵干燥機(jī)的熱流場(chǎng)均勻性。通過(guò)SolidWorks建模，提出基本假設(shè)，借助計(jì)算流體力學(xué)（CFD Fluent）仿真軟件對(duì)熱泵干燥機(jī)干燥室內(nèi)熱流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，分析熱流場(chǎng)分布不均勻問(wèn)題，并通過(guò)改進(jìn)干燥機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)提高干燥物料品質(zhì)和干燥效率。結(jié)果表明：初始設(shè)備的干燥室內(nèi)部熱流場(chǎng)存在局部高溫高風(fēng)速等情況，物料區(qū)域上下分布不均勻性較大，通過(guò)將進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口優(yōu)化成矩形進(jìn)風(fēng)口和格柵形出風(fēng)口后，干燥室熱流場(chǎng)明顯得到改善，均勻性大幅度提高，速度不均勻系數(shù)和溫度不均勻系數(shù)分別從66.5%、61.7%降低到40.5%、39.1%。取相同風(fēng)速和溫度的一組試驗(yàn)，品質(zhì)得分由初始設(shè)備的6.16提高到優(yōu)化改善后的8.32。

關(guān)鍵詞：熱泵干燥機(jī)；計(jì)算流體力學(xué)；熱流場(chǎng)；不均勻系數(shù)

中圖分類號(hào)：S229.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-5553 （2025） 03-0133-07

收稿日期：2023年6月24日" 修回日期：2023年9月19日*

基金項(xiàng)目：廣東省省級(jí)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略專項(xiàng)項(xiàng)目（2023KJ101）；湖北省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2020BB063）

第一作者：康宏彬，男，1989年生，南昌人，博士，講師；研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)與設(shè)備、農(nóng)業(yè)機(jī)器人。E-mail： 676976716@qq.com

通訊作者：肖波，男，1987年生，湖北十堰人，博士，高級(jí)工程師；研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)與設(shè)備。E-mail： bo.xiao@188.com

CFD-based thermal flow field analysis and structural optimization in the drying chamber

of a yellow ginger heat pump dryer

Kang Hongbin1， 2， 3， Chen Siqin1， 2，Hu Shuxu1， 2， Wang Lei1， 2， Xiao Bo4， Wang Benyi3

（1. College of Mechanical Engineering， Hubei University of Technology， Wuhan， 430068， China; 2. Hubei Agricultural

Machinery Engineering Research and Design Institute， Wuhan， 430068， China; 3. Hubei Dinar Technology Co.， Ltd.，

Ezhou， 436000， China； 4. Guangdong Modern Agricultural Equipment Research Institute， Guangzhou， 510630， China）

Abstract：

The uneven distribution of thermal flow fields in yellow ginger heat pump dryers during the drying process leads to inconsistent material quality and extended drying times due to localized low wind speed and temperature. These factors result in low drying efficiency. To enhance the uniformity of the dried material quality and improve the drying efficiency， the thermal flow field distribution of the ginger heat pump dryer needs to be optimized. Using SolidWorks for modeling， the basic assumptions are proposed. Numerical simulations of the thermal flow field inside the drying chamber of the heat pump dryer are conducted with the help of computational fluid dynamics （CFD Fluent） simulation software to analyze the non-uniformity in the distribution of the thermal flow fields and to improve the material quality and drying efficiency by modifying the internal structure. The results show that the initial equipment has localized high temperatures and high wind speeds， with significant non-uniformity in the material distribution within the chamber. By optimizing the air inlet and outlet into a rectangular air inlet and a gird-shaped outlet， the uniformity of the thermal flow fields is significantly enhanced， with the speed and temperature non-uniformity coefficients reduced from 66.5% and 61.7% to 40.5% and 39.1%， respectively. In a test with the same wind speed and temperature， the quality score of the dried material improved from 6.16 in the initial setup to 8.32 after optimization.

Keywords：

heat pump dryer; computational fluid dynamics; thermal flow fields; non-uniformity coefficient

0 引言

在生產(chǎn)過(guò)程中，大多數(shù)農(nóng)產(chǎn)品的加工與儲(chǔ)存離不開除水干燥這一環(huán)節(jié)，目前應(yīng)用較廣泛的熱泵干燥技術(shù)屬于其中之一。對(duì)于一些農(nóng)產(chǎn)品使用熱泵干燥機(jī)不僅有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性［1］，而且能夠提高農(nóng)產(chǎn)品的干燥品質(zhì)［2］。然而熱泵烘干機(jī)干燥腔內(nèi)部熱流場(chǎng)的均勻性是影響物料干燥品質(zhì)的重要因素，均勻性過(guò)低，既降低干燥品質(zhì)又增加耗能［3，" 4］。熱泵干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用技術(shù)存在一定差異，制造廠家在生產(chǎn)時(shí)大多數(shù)依據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實(shí)際應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品干燥時(shí)具有很大的改善空間。

國(guó)內(nèi)一些研究者對(duì)烘干機(jī)提出了一些優(yōu)化方案，劉道奇［5］、楊雪［6］等為優(yōu)化干燥機(jī)內(nèi)部溫度場(chǎng)，在基于CFD的基礎(chǔ)上，對(duì)干燥機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)提出了改進(jìn)建議。張航等［7，" 8］通過(guò)綜合分析物料堆積厚度、烘干室內(nèi)部的溫度、風(fēng)速和含濕率對(duì)檳榔的影響，提出在干燥機(jī)進(jìn)風(fēng)口處安裝導(dǎo)流板，提高物料整體的干燥品質(zhì)。Zhang 等［9， 10］通過(guò)試驗(yàn)探究了水產(chǎn)飼料在物料架上不同堆積厚度的情況下氣流的分布，最終得出結(jié)論，水產(chǎn)飼料厚度為40mm時(shí)，流場(chǎng)分布均勻性最好。

關(guān)于熱泵干燥機(jī)干燥物料提高熱流場(chǎng)均勻性的研究有很多，然而通過(guò)熱泵干燥機(jī)干燥黃姜來(lái)提高熱流場(chǎng)均勻性和黃姜品質(zhì)的研究案例很少，在這方面有很大的探究空間。本文通過(guò)使用CFD Fluent軟件模擬干燥機(jī)干燥黃姜時(shí)干燥室內(nèi)部的速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布，探究干燥機(jī)的進(jìn)出風(fēng)口對(duì)熱流場(chǎng)的影響，得出優(yōu)化方案，提高熱泵干燥機(jī)干燥室熱流場(chǎng)的均勻性，進(jìn)而提高黃姜的干燥品質(zhì)。

1 干燥機(jī)模型建立及流場(chǎng)分布模擬方法

1.1 模型建立及網(wǎng)格劃分

使用干燥設(shè)備是GHRH型系列熱泵干燥機(jī)，設(shè)備簡(jiǎn)化模型如圖1所示。設(shè)備的主體主要包括庫(kù)體、主機(jī)、循環(huán)風(fēng)機(jī)、物料架和電控系統(tǒng)。其中物料架有兩個(gè)，每個(gè)物料架有7個(gè)物料盤，每個(gè)物料架尺寸為950mm×750mm×1360mm，建模物料架時(shí)簡(jiǎn)化層與層之間連接部分，所建物料架簡(jiǎn)化模型如圖2所示。熱泵干燥機(jī)工作原理是由熱泵裝置先從蒸發(fā)器的空氣中吸取熱量，使空氣的溫度迅速下降到露點(diǎn)以下，熱泵裝置把空氣中吸取的熱量用來(lái)加熱被脫了水的空氣，使空氣成為載濕能力很強(qiáng)的干燥空氣，氣流通過(guò)待干燥的物料時(shí)，發(fā)生熱交換，完成脫水和加熱。熱泵烘干機(jī)的外形尺寸是3650mm×1250mm×2100mm，總裝機(jī)功率是11.5kW。

為有效開展模擬分析，在建模過(guò)程中進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，保留干燥室主體部分， 將每層物料架與黃姜物料層合并處理，并設(shè)置為多孔介質(zhì)區(qū)域，使用Fluent軟件中的Mesh模塊對(duì)所建模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格與非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格相結(jié)合的網(wǎng)格劃分方法，劃分的網(wǎng)格數(shù)量是320萬(wàn)，節(jié)點(diǎn)數(shù)是61萬(wàn)，網(wǎng)格劃分模型如圖3所示。

1.2 模擬基本假設(shè)

根據(jù)熱泵干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為提高模擬的可行性與準(zhǔn)確性，在干燥過(guò)程中提出基本假設(shè)：（1）流入干燥機(jī)的干燥介質(zhì)熱空氣被認(rèn)定為不可壓縮的理想氣體，并且其粘性系數(shù)為常數(shù)。（2）干燥機(jī)的墻體壁面視為絕熱壁面，不與自然界進(jìn)行熱量交換。（3）物料層和物料架合并簡(jiǎn)化為多孔介質(zhì)模型。

1.2.1 多孔介質(zhì)模型

根據(jù)黃姜物料特性，將黃姜物料層看作為各向同性多孔介質(zhì)模型，根據(jù)Ergun公式，可以分別得出黃姜的粘性阻力系數(shù)與慣性阻力系數(shù)［11， 12］。

粘性阻力系數(shù)α計(jì)算如式（1）所示。

1α=150（1-φ2）Dρφ3

（1）

式中： Dρ——黃姜塊的當(dāng)量直徑，mm；

φ——孔隙率，無(wú)量綱。

慣性阻力系數(shù)C2計(jì)算如式（2）所示。

C2=3.5（1-φ）Dρφ3

（2）

式中： C2——無(wú)量綱。

1.3 邊界條件設(shè)定及求解方法

將在Mesh模塊中處理的Mesh文件導(dǎo)入Fluent中進(jìn)行求解計(jì)算，熱泵干燥機(jī)干燥室內(nèi)流動(dòng)介質(zhì)是air，為使模擬仿真得到的云圖效果明顯，將進(jìn)風(fēng)口空氣溫度及風(fēng)速設(shè)定為最大值，進(jìn)風(fēng)口空氣溫度設(shè)定為65℃，進(jìn)風(fēng)口設(shè)定為速度入口，風(fēng)速為4m/s，湍流強(qiáng)度I＝0.038，水利直徑DH＝120mm。墻為固體且其材料為聚氨酯，聚氨酯的各項(xiàng)性能系數(shù)：導(dǎo)熱系數(shù)為0.052W/（m·K）、密度為350kg/m3、比熱為2370J/（kg·K），壁面邊界設(shè)定為無(wú)滑移絕熱壁面［15］。出風(fēng)口設(shè)定為壓力出口，湍流強(qiáng)度I＝0.038，水利直徑DH＝154mm，出風(fēng)口壓力為自然環(huán)境大氣壓0.1013MPa，干燥物料為鄖西黃姜，鄖西黃姜各項(xiàng)性能參數(shù)：導(dǎo)熱系數(shù)為0.5W/（m·K）、密度為550kg/m3、比熱為4380J/（kg·K），鄖西黃姜物料層設(shè)置為多孔介質(zhì)，孔隙率為0.3［16］。

干燥機(jī)和干燥室采用瞬態(tài)模擬，在計(jì)算過(guò)程中，設(shè)定能量方程收斂標(biāo)準(zhǔn)是10-6，其他方程收斂標(biāo)準(zhǔn)是10-3，壓力、動(dòng)量和能量方程使用二階離散方法，而對(duì)于k方程和ε方程使用一階離散方法，離散方程使用SIMPLEC算法求解，設(shè)定時(shí)間步長(zhǎng)為0.01，時(shí)間步數(shù)為5000步。

1.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.4.1 速度不均勻系數(shù)

對(duì)于流場(chǎng)的均勻性，不僅可以通過(guò)云圖評(píng)價(jià)流場(chǎng)均勻性，也可以通過(guò)不均勻系數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，引入不均勻系數(shù)去作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于速度流場(chǎng)，引入速度不均勻系數(shù)M。在XY和XZ平面上截取干燥箱內(nèi)部物料堆積處局部截面圖，在該局部截面圖上取均勻分布的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算得出M值，M值越小，表示速度場(chǎng)速度分布越均勻。

1.4.2 溫度不均勻系數(shù)

分析流場(chǎng)溫度的均勻性，引入溫度不均勻系數(shù)R，繼續(xù)使用上述速度不均勻系數(shù)所取的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算得出R值，R值越小，表示溫度場(chǎng)溫度分布越均勻。

1.4.3 黃姜品質(zhì)評(píng)定

將干燥好的黃姜進(jìn)行氣味、顏色、收縮程度等感官［17］評(píng)分，由5位試驗(yàn)人員進(jìn)行評(píng)分并給出具體分?jǐn)?shù)，分?jǐn)?shù)越高代表干燥品質(zhì)越好，然后取其平均值，各項(xiàng)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

2 熱泵干燥機(jī)熱流場(chǎng)模擬與分析

2.1 Fluent模擬可靠性

為驗(yàn)證Fluent模擬干燥室熱流場(chǎng)的可靠性，選取壓力出口作為出口邊界條件進(jìn)行試驗(yàn)研究。取Z=0m處截面的速度云圖和溫度云圖進(jìn)行分析，設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并與實(shí)際測(cè)量值對(duì)比，觀察其相對(duì)誤差。如圖4所示，熱空氣進(jìn)入風(fēng)道后，在風(fēng)道拐角處產(chǎn)生低速區(qū)，之后經(jīng)過(guò)導(dǎo)風(fēng)板流入干燥室物料干燥區(qū)，熱空氣與物料干燥區(qū)的黃姜物料發(fā)生熱交換。在所選截面內(nèi)隨機(jī)設(shè)置6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)各點(diǎn)速度值與溫度值，表2、表3為監(jiān)測(cè)點(diǎn)值與實(shí)際值對(duì)比。

綜合模擬云圖、監(jiān)測(cè)點(diǎn)的模擬值與測(cè)量值分析，采用壓力出口邊界條件作為出口邊界，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的速度和溫度模擬值與測(cè)量值誤差較小，采用Fluent模擬干燥機(jī)熱流場(chǎng)具有較高的可靠性，可作為試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

2.2 初始設(shè)備熱流場(chǎng)模擬結(jié)果與分析

選取不同截面模擬結(jié)果分別進(jìn)行分析，圖5（a）為Z=255mm時(shí)的速度模擬云圖，可以清楚地看到，在干燥室上層區(qū)域，局部風(fēng)速較高，達(dá)到4m/s，而干燥室其他區(qū)域都遠(yuǎn)小于這個(gè)風(fēng)速。圖5（b）為Z=255mm時(shí)的溫度云圖，同樣可以看出，在干燥室上方存在局部溫度過(guò)高的現(xiàn)象，導(dǎo)致物料架上方的黃姜干燥過(guò)程先完成，而物料架中下方的黃姜塊還在干燥中，干燥過(guò)程不統(tǒng)一，影響干燥品質(zhì)。在進(jìn)行橫向觀察，選取Y=1270mm、Y=775mm、Y=280mm各處截面的溫度與速度云圖進(jìn)行觀察，如圖6所示。結(jié)果表明，在物料架上層平面，左右兩側(cè)物料架風(fēng)速差異非常大，中下區(qū)域總體可觀，在溫度方面，只有下層左右兩個(gè)物料架溫度分布較為均勻。根據(jù)在Z=255mm截面下選取的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，計(jì)算速度不均勻系數(shù)與溫度不均勻系數(shù)，結(jié)果分別為66.5%、61.7%。

2.3 設(shè)備進(jìn)風(fēng)口形狀對(duì)熱流場(chǎng)的影響與分析

干燥機(jī)初始進(jìn)風(fēng)口為雙圓孔形進(jìn)風(fēng)口，這樣設(shè)計(jì)進(jìn)風(fēng)量較少，為增大進(jìn)風(fēng)量，采用矩形進(jìn)風(fēng)口，模型如圖7所示。使用CFD Fluent軟件對(duì)更改后模型進(jìn)行模擬仿真，并進(jìn)行結(jié)果分析。圖8（a）為Z=255mm時(shí)的速度模擬云圖，圖8（b）為Z=255mm時(shí)的溫度模擬云圖。與雙圓形進(jìn)風(fēng)口相比，物料架上層風(fēng)速場(chǎng)高風(fēng)速區(qū)域明顯減少，總體趨于均勻，溫度場(chǎng)與未更改之前相比，高溫區(qū)域減少，物料架下層溫度有所提升，物料架區(qū)域總體溫度均勻性明顯提升。選取Y=1270mm、Y=775mm、Y=280mm各處截面的溫度與速度云圖觀察物料區(qū)域橫向變化，如圖9所示。結(jié)果表明，在物料架上層平面，左右兩側(cè)物料架風(fēng)速差異不大，但總體風(fēng)速不高，在溫度方面，中層區(qū)域溫度最高，呈遞減趨勢(shì)。根據(jù)在Z=255mm截面下選取的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，計(jì)算速度不均勻系數(shù)與溫度不均勻系數(shù)，結(jié)果分別（方案1）為52.4%、48.3%。

2.4 設(shè)備出風(fēng)口形狀對(duì)熱流場(chǎng)的影響與分析

在基于矩形進(jìn)風(fēng)口的前提下，對(duì)干燥機(jī)的出風(fēng)口進(jìn)行優(yōu)化，為使物料區(qū)域各層出風(fēng)較為均勻，將出風(fēng)口設(shè)計(jì)為格柵形出風(fēng)口，模型如圖10所示。在進(jìn)行模擬仿真后，進(jìn)行結(jié)果分析，圖11（a）和圖11（b）是Z=255mm時(shí)速度模擬云圖和溫度模擬云圖，可以看出，對(duì)于速度場(chǎng)，局部高風(fēng)速區(qū)域明顯減少，物料區(qū)域整體風(fēng)速均勻性很高。對(duì)于溫度場(chǎng)，局部高溫區(qū)域減少，且物料下層的溫度也有所提升，使得物料區(qū)域整體溫度均勻，對(duì)黃姜干燥品質(zhì)有著很大提升。選取Y=1270mm、Y=775mm、Y=280mm各處截面溫度與速度云圖觀察物料區(qū)域橫向變化，如圖12所示。結(jié)果表明，在物料架中間層溫度最高，上下層溫度相對(duì)低些，但溫度總體均勻性良好，在速度上除上層左右物料架風(fēng)速差別較大，中下兩層速度大小和均勻性均表現(xiàn)良好。根據(jù)在Z=255mm截面下選取的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，計(jì)算的速度不均勻系數(shù)和溫度不均勻系數(shù)，結(jié)果（方案2）分別為40.5%、39.1%。

通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，得出各方案速度不均勻系數(shù)和溫度不均勻系數(shù)，如表4所示。初始設(shè)備的速度不均勻系數(shù)和溫度不均勻系數(shù)都較高，方案2都為最小，且結(jié)合云圖分布來(lái)看，方案2為最佳優(yōu)化方案。

2.5 驗(yàn)證優(yōu)化模擬值

為驗(yàn)證優(yōu)化后模型在Fluent中的模擬值與實(shí)際設(shè)備運(yùn)行時(shí)的試驗(yàn)值是否具有高度吻合，在試驗(yàn)基地再次使用設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)。按照所建模型設(shè)定好的尺寸，將絕熱材料提前切割和焊接好，將初始設(shè)備上的進(jìn)風(fēng)口板和出風(fēng)口板拆卸下來(lái)，將已經(jīng)焊接好的進(jìn)風(fēng)口板面和出風(fēng)口板面裝在熱泵干燥機(jī)上。調(diào)整設(shè)備結(jié)構(gòu)后，在黃姜熱泵干燥機(jī)烘干室內(nèi)的物料架上隨機(jī)取6個(gè)點(diǎn)安裝溫度傳感器和風(fēng)速傳感器，將切好的鄖西黃姜片均勻擺放至物料架上的托盤上，并覆蓋隨機(jī)選取的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，開啟設(shè)備，在控制面板上按照已設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行輸入，等到干燥機(jī)預(yù)熱結(jié)束后到穩(wěn)定狀態(tài)開始測(cè)量數(shù)據(jù)，將所測(cè)數(shù)據(jù)記錄下來(lái)。重復(fù)測(cè)量3次，采集數(shù)據(jù)后，取每組的平均值與模擬值進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算誤差大小。

圖13是所測(cè)試點(diǎn)值與模擬值的對(duì)比，可以看出，實(shí)際溫度值和實(shí)際風(fēng)速值與模擬結(jié)果相比，都非常接近，驗(yàn)證2.1節(jié)中Fluent模擬可靠性，說(shuō)明采用壓力出口邊界條件作為出口邊界進(jìn)行研究對(duì)于模擬干燥機(jī)流場(chǎng)具有較高的可靠性，不會(huì)因?yàn)樵O(shè)備結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而失去準(zhǔn)確性。因此，采用方案2的優(yōu)化設(shè)計(jì)利于提高烘干室內(nèi)部熱流場(chǎng)的均勻性。

2.6 黃姜品質(zhì)驗(yàn)證

依據(jù)黃姜品質(zhì)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，采用相同干燥溫度和風(fēng)速的干燥條件，對(duì)相同布局和大小的兩組黃姜，分別進(jìn)行優(yōu)化前的設(shè)備干燥和優(yōu)化后的設(shè)備干燥，干燥完成后，由5位試驗(yàn)人員分別對(duì)兩組干燥后的黃姜給出品質(zhì)評(píng)定得分，如表5、表6所示?？梢钥闯?，優(yōu)化后的熱泵干燥機(jī)在干燥黃姜時(shí)，黃姜的氣味、顏色和收縮程度等各項(xiàng)品質(zhì)均得到很大提升。因此，可以得出結(jié)論：優(yōu)化后的黃姜熱泵干燥機(jī)在干燥過(guò)程中，干燥室內(nèi)的熱流場(chǎng)均勻性得到明顯改善，并且由于改善熱流場(chǎng)均勻性，使得黃姜的干燥品質(zhì)也有很大提升。

3 結(jié)論

1） 熱泵干燥機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響烘干室內(nèi)熱流場(chǎng)的均勻性，通過(guò)對(duì)物料架和物料使用多孔介質(zhì)模型，在使用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）的基礎(chǔ)上對(duì)干燥機(jī)速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行仿真模擬，能夠清楚地反映出烘干室內(nèi)熱流場(chǎng)的分布情況。

2） 在觀察到烘干室內(nèi)熱流場(chǎng)的分布情況后，在干燥室上層存在局部風(fēng)速和溫度過(guò)高情況，且左右兩物料架溫度及風(fēng)速相差過(guò)大，干燥過(guò)程中物料干燥時(shí)間不統(tǒng)一從而影響干燥品質(zhì)，通過(guò)改變干燥機(jī)進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口結(jié)構(gòu)，初始設(shè)備的雙圓形進(jìn)風(fēng)口進(jìn)風(fēng)量較少，優(yōu)化為矩形進(jìn)風(fēng)口，為使出風(fēng)均勻，將出風(fēng)口優(yōu)化為格柵形出風(fēng)口，速度不均勻系數(shù)和溫度不均勻系數(shù)分別從66.5%、61.7%降低到40.5%、39.1%。采用方案2優(yōu)化結(jié)構(gòu)，干燥室內(nèi)速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布均勻性最好，鄖西黃姜的干燥品質(zhì)也得到大幅度提升，品質(zhì)得分由6.16提升至8.32。

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