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烘干搅拌输送新闻动态
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基于CFD的食品烘干机绿色设计
发布时间：2013-10-18 09:23 来源：未知
0、引言
人类在享受着超越时空的高科技成果的同时，不得不面对整个地球资源短缺、环境恶化、生态失衡的现实。增强环境意识，�；ぷ试矗谠寄茉�，使人类的生产活动由粗放型走向知识型，提高科技含量，减少自然资源的消耗已刻不容缓。因此，旨在�；せ肪车�“绿色”行动在世界各国纷纷兴起，全球的产业结构调整呈现出新的绿色战略趋势，这就是要向物能资源利用合理化、废弃物生产少量化、对环境无污染、少污染的绿色产品方向发展…。
食品烘干机在食品加工中广泛应用，但其生产单位大部分是中小型企业，研究能力有限，目前能进行的就是仅仅在结构上测绘和模仿一些国外性能优良的机型，没有绿色设计的意识；因而，产品档次低、技术含量低，在使用过程中能源消耗大。本文采用FLUENT软件对食品烘干机的绿色设计进行了有益的探索。
1、绿色设计的内容
绿色设计，也称生态设计，是指在保证产品的功能、质量等前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代设计方法。它是产品从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中不产生环境污染或环境污染最小化，符合环境保护要求，对生态环境无害或危害极小，资源利用率最高，能源消耗最低的设计技术。
绿色设计是实施绿色制造的第一环节，即产品在整个生命周期中从材料选取、制造加工、包装运输到使用、维修、报废、回收利用和最终废弃物处理各个环节都取决于设计阶段。
1)绿色材料的选择。绿色材料在生产、加工、他用和废弃后对环境的不利影响很少或几乎没有，并且能够重复使用。设计时，要优先选择绿色材料，此时应选择无毒、无污染、易被自然界分解和吸收的材料，以及选择易回收、易处理、可重复使用的材料。
2)节能设计。节能设计就是设计合理的产品结构、功能、工艺或利用新技术、新理论使产品在使用过程中消耗能量最少、能量损失最少。
3)可回收性设计和可拆卸性设计�？苫厥招陨杓剖窃诓飞杓剖背浞挚悸瞧淞悴考虿牧系幕厥湛赡苄�、回收价值大小、回收处理方法、回收处理工艺性等一系列问题，以达到资源优化利用和污染最小的目的�？刹鹦缎陨杓剖强悸窃诓繁ǚ虾竽芄环奖悴鹦丁⒒厥绽梦康�，明确哪些零部件或材料要被拆卸并实现回收再生利用。
4)长寿命设计。长寿命设计是指对产品功能和经济性进行分析的基础上，采用各种先进的设计理论和工具，使设计出的产品能够满足当前和将来长时间内的市场需求。它并非一味地延长产品的生命期，而是利用�？榛杓�、可维修性设计、可重构性设计和技术预测等设计理论和方法，最大限度地减少产品过时，也就减少了报废处理和利用的产品的数量。
2、食品烘干机的节能设计
计算流体动力学(Computational Fluid Dyna-mics，CFD)，是一种重要的汁算机模拟技术，它是流体力学、数值计算方法以及计算机图形学3者相互结合的产物。CFD软件是计算流体力学软件的简称，是用来进行流场分析、计算、预测的专用工具。通过CFD软件模拟，可以分析和显示流体流动过程中发生的现象，及时地预测流体在模拟区域的流动性能，并通过各种参数改变，得到相应过程的最佳设计参数。CFD软件的数值模拟，为实验提供指导，节省以往实验所需的人力、物力和时间，并对实验结果整理和规律发现起到指导作用。
在CFD软件中，FLUENT软件是目前国内外使用最多、最流行的商业软件之一。FLUENT针对每一种流动的物理问题的特点，采用适合于其数值解法，从而在计算速度、稳定性和精度等各方面达到最佳。
本文利用FLUENT软件来对食品烘干机进行节能设计。干燥室入口管的结构参数对食品烘干机工作时的能源消耗有较大影响，入口管的结构参数主要有入口管长度L和入口管下截面的截面角度d，如见图l所示。
采用不同参数分别进行仿真，仿真的参数数值如下：长度为250mm，350mm，450mm和550mm，截面角为15°，30°，45°和60°。仿真步骤如下：一是使用FLUENT中的前处理程序Gambit生成计算几何体，进行网格划分；二是读人在Gambit中创建好的网格文件（如图1所示），并进行网格检查；三是建立求解模型，采用标准k-E模型；四是设置流体的物理属性，创建新流体，取名为空气(air)；五是设置边界条件，根据实际测量的数据作为初始条件；六是求解，流场初始化，并进行迭代计算，迭代次数为100次；七是显示计算结果，得出速度分布图，速度分布图中，颜色越深表示速度越大。温度分布图如图3所示；速度矢量图如图4所示。
通过比较各种情况的仿真结果，可以得出：入口管长度L=500mm、截面角度a=45。时为最好。此时，干燥室内部温度分布基本达到均匀，气流比较均匀，旋涡也比较小。
因此，烘干机工作时，干燥室内的流场分布均匀，使食品均匀加热，能源利用效率最大，达到节能的目的。
3、结论
本文介绍了采用CFD软件FLUENT分析食品烘干机干燥室的流体流动和传热问题�？悸侨肟诠艹ざ群徒孛娼嵌鹊牟煌榭�，对干燥室内部气流和温度分布进行了仿真研究。通过比较仿真结果，得到了较好的结构参数，使食品烘干机在工作的过程中能源消耗最少，达到节能的目的，从而提高了产品的绿色度，为企业实施绿色产品战略、开发新型绿色环保产品打下了基础。
