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概要：针对现有以烟气为热源的粉末静电喷涂固化炉实行机关鼎新和优化策画，首要囊括在空气散布器中配置横向、纵向隔板，并在散布孔场所配置呈静止角度折弯的导流板。应用Fluent软件对策画的固化炉的本能实行了数值模仿，协商了空气散布器导流板夹角对固化炉内部空气散布情状、升温速度、温度散布情状以及加热匀称性的影响。完毕声明：鼎新策画的粉末静电喷涂固化炉也许显然缩小升温功夫，空气散布器导流板夹角为60°时，粉末静电喷涂固化炉的能耗较低、本能较优。

固化炉是粉末静电喷涂工艺中的紧要设施，其效用是将静电喷涂在工件表面的粉末涂料加热到规则温度并维持响应的功夫，使之融化、流平、固化，抵达希望的工艺成就。

粉末静电喷涂固化炉的机关对其升温速度、温度散布与加热匀称性等均有很大影响。协商人员针对大容积箱式固化炉的工艺本能和节能请求。从临盆本质起程，对固化炉机关实行了鼎新；为最大水平减小尺寸改变对固化炉本能的影响．采取持重策画办法对繁杂固化炉实行了理论解析。但是，现在的协商首要针对典范的炎风轮回固化设施。其特色是空气在固化炉外部加热后投入固化炉：而关于固化炉内部带有加热安设的炎风轮回固化设施则缺乏响应的协商。

针对具备繁杂流场、热场的协商目标，普遍采取数值模仿的办法实行解析。为抬高固化炉的本能，本文对以烟气为热源的防盗门粉末静电喷涂固化炉的机关实行了策画，并采取数值模仿的办法对固化炉的热本能实行了协商，为固化炉的机关策画与本能优化供应了参考。

1粉末静电喷涂固化炉机关策画

针对现有以烟气为热源的粉末静电喷涂固化炉实行机关鼎新和优化策画，首要囊括在空气散布器中配置横向、纵向隔板，并在散布孔场所配置呈静止角度折弯的导流板。鼎新策画的固化炉机关如图1所示。

固化炉采取箱式机关，长3.3m，宽2.6m，高2m，其一侧装有打开式炉门，以便利放入和移出被固化目标。烟道呈“回”字形盘于固化炉底部，烟气入口和烟气出口的尺寸别离为mm×mm和mm×mm。

为了使空气在各启齿处匀称散布．在“回”字形烟道围困地域配置空气散布器，空气散布器的巨细为0mm×mm×mm，如图2所示。烟气在“回”字形烟道内部盘绕一周后排出烟道。

空气散布器内部份别配置有匀称排布的横向隔板和等间距排布的纵向隔板，使空气匀称散布，如图3所示。

空气散布器周边匀称安置有巨细为mmx60mm的散布孔，将散布孔处切割的钢板折弯到静止角度做为导流板，导流板夹角记为θ，起导流效用。空气由各散布孔吹入固化炉，经过烟道表面实行换热，并由顶部的空气出口排出。空气入口和空气出口别离为mm×mm(不含烟气入口地址地域)矩形和θmm圆孔。

由于静电粉末喷涂固化工艺中不含蒸发分，是以排出后的热空气经风机加压．与配置在前端的焚烧炉壁面实行换热后，由空气入口投入固化炉实行轮回。凭借工艺请求，炉内空气需升温至℃然后保温至规则的功夫。本文以成组的防盗门门板做为固化目标开展协商，门板长2m，宽0.9m，厚0.1m，沿固化炉长度方位隔绝0.05m匀称排布，每炉21块。

2固化炉的策画模子

解析声明，空气从散布孔中流出的方位对固化炉内温度场和流场散布影响最为显著，是以为探究固化炉最好的导流板夹角θ，别离对导流板夹角θ为15°、30°、45°、60°、75°和90°时的固化炉实行建模解析。凭借策画的粉末静电喷涂固化炉的本质尺寸，采取三维外型软件Pro／E对炉体、空气散布器及其隔板、烟道以及安置好的门板等所围困的流体域实行建模。

将所创造的三维模子导入前责罚软件Gambit，对散布孔、导流板等地域实行更正和优化；在Gambit中对模子区分网格，首要采取四周体网格，将区分好网格的策画模子导入Fluent软件实行数值解析。经过对模子实行网格无关性解析。终究肯定空气散布器内流体域的网格巨细为25mm，其余部份的网格巨细配置为40mm。

由于空气和烟气在固化炉内的起伏均为湍流，是以采取准则κ-ε模子模仿气体起伏。固化炉内存在热对流和热辐射，将一齐的传热壁面配置为耦合界线前提，非传热壁面配置为志愿绝热壁面，同时辐射模子采用DO模子。凭借本质临盆工艺请求，配置空气和烟气的流量和温度，空气入口和烟气入口选择速度入口的方法实行模仿，别离为46.3m／s(27℃)和33.3m／s(℃)；空气出口和烟气出口采取压力出口：哄骗UDF功效经过编程实行将空气出口的空气匀称温度赋值到空气入口温度实行策画。

3模仿完毕与解析

采取Fluent软件对上述具备不同导流板夹角θ的固化炉模子实行瞬态模仿，别离得出对应导流板夹角θ前提下固化炉的升温速度及其温度散布情状，并基于模仿完毕对加热的匀称性实行解析。凭借模仿与解析完毕，对不同导流板夹角θ前提下固化炉升温速度、温度散布和加热匀称性等方面实行归纳较量，进而获得固化炉最好的导流板夹角θ巨细。

3.1固化炉内升温速度

凭借工艺请求，固化炉内匀称温度需抵达K(℃)。对导流板夹角θ别离为15°、30°、45°、60°、75°和90°的固化炉实行瞬态模仿．获得固化炉升温经过中炉内匀称温度随功夫改变规律，如图4所示。

由图4可知，在加热早期，固化炉内匀称温度随功夫拉长火速抬高，随后升温速度渐渐低落。导流板夹角θ的巨细对固化炉内升温有较大影响。导流板夹角θ=60°时，升温速度最快，且雷同功夫内抵达的温度最高。

以固化炉内部匀称温度抵达K(℃)所耗时长为掂量准则，别离获得不同导流板夹角θ前提下的升温耗时，同时相比了与本文数值解析模子具备口雷同多少尺寸和职掌前提的未配置空气散布器隔板和散布孔导流板等机关的固化炉本质升温功夫，完毕如表1所示。

从表1也许看出，未鼎新策画时，固化炉升温到K(℃)需耗时50～55min，鼎新策画的固化炉在不同导流板夹角θ前提下的升温功夫均小于50min。个中θ=60°时，升温至设定温度K(℃)须要功夫最短．为28.5min，仅为未鼎新固化炉的52％~57％，阐明鼎新策画的固化炉也许灵验缩小升温所需功夫。

从表1还也许看出，关于鼎新后的固化炉，导流板夹角θ=15°、75°、90°时，固化炉升温耗时显然较长，能耗较高，从经济性角度思索不恰当临盆，是以不再对其流场和温度散布情状实行解析。

3.2固化炉内空气流场散布

导流板夹角θ别离为30°、45°和60°时固化炉内部匀称温度抵达℃时，固化炉内空气流场散布和门板表面温度散布如图5所示。

从图5也许看出，策画的空气散布器也许灵验起到使空气匀称流出的效用，同时导流板夹角θ的巨细影响固化炉内部空气流场散布情状。θ=30°时，固化炉内部空气的散布匀称性较差，炉内左边存在必然局限的空气死区：θ=45°时，固化炉内部空气死区的局限有所减小。流场匀称性有所抬高；θ=60°时，固化炉内部空气死区的局限持续减小，空气流场匀称性较好。

普遍情状下，关于大容积的换热安设，安设内部的空气散布匀称性越好，越无益于安设的匀称升温。为了更周全协商导流板夹角θ对固化炉本能的影响，如下对固化炉内温度散布情状及其加热匀称性实行解析。

3.3固化炉内温度散布

导流板夹角θ别离为30°、45°、和60°固化炉内部匀称温度抵达℃时炉内整个温度散布和门板表面温度散布如图6所示。

从图6也许看出，固化炉内温度场存在不匀称性，固化炉下部的温度较高，温度从左下角向右上竞争步低落。关于不同的导流板夹角θ，固化炉内部温度散布情状存在差别。当导流板夹角θ=60°时，固化炉底部的温度散布较为匀称，温度梯度也较小。由于固化炉内门板表面温度散布情状与固化炉内部温度散布情状相像。是以不再赘述。

经过以上解析可知，导流板夹角θ=60°时固化炉内部的温度散布较为公道。

3.4固化炉加热匀称性解析

为了定量协商固化炉内部空气温度散布的匀称性，进一步解析了门板表面温度的准则差。门板表面网格中间温度的准则差是评估温度场匀称性的紧要目标。门板表面温度的准则差由式(1)得出。

应用SPSS统计学软件责罚模仿所得数据，策画得出导流板夹角θ别离为30°、45°和60°时固化炉内门板表面温度的准则差，完毕如表2所示。

由表2可知，固化炉内匀称温度抵达℃时，在导流板夹角θ=60°前提下。固化炉内门板表面最高温度与最低温度的差值最小，准则差也最小。由此可知，导流板夹角θ=60°时，固化炉的加热匀称性较好。

4结语

本文对以烟气为热源的粉末静电喷涂固化炉的机关实行了优化策画，并对其本能实行了数值模仿解析。完毕声明，鼎新策画的粉末静电喷涂固化炉也许灵验缩小升温耗时。另一方面，空气散布器导流板夹角θ对鼎新策画的粉末静电喷涂固化炉的本能有较大影响。关于鼎新策画的固化炉，导流板夹角θ=60°时的升温耗时最短．仅需28.5min就可以升温至规则的温度．仅为未配置空气散布器隔板和散布孔导流板等机关固化炉的52％~57％；同时导流板夹角θ=60°时固化炉内部空气散布较匀称，温度散布情状公道，加热匀称度较高，归纳本能较好。本文的协商处事为粉末静电喷涂固化炉的机关策画与本能优化供应了无益参考，同时无益于低落固化炉的能耗。

文/刘庆刚，张朝，于离奇

河北科技大学呆板工程学院

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