窑头热交换器顶部汇风箱流场分析

　　0概述

　　窑头热交换器汇风箱结构如果不合理,会影响冷却管中空气分布不均匀。 由于废气中混有粉尘，这样会加剧冷却管的磨损。 对热交换器的顶部汇风箱的气流分布进行分析，目的是确定顶部风管的风能够比较均匀的分配到散热管。

　　由于汇风箱的结构关于XY 平面和 YZ 平面对称 ，因此在分析计算时只建立四分之一汇风箱实体进行计算,以便于划分精确的网格并将网格数量控制在合理范围之内,从而保证计算精度和计算效率。

　　1汇风箱内流场模拟

　　1.1 汇风箱结构尺寸

　　1.2 模拟计算结果

　　图2、图 3 是进风箱在 Z=0 截面和 X=0 截面的速度云图。由图3 可看出风从入口进入后 ，并没有向两侧扩散 ，而是几乎沿直线向下传递,于是在靠近两侧壁面区域形成了蓝色的低压旋流区域。 由图 4 可看出，在 X=0 截面上由于在 Z 轴方向上尺寸和入口直径相差不大,气流流入后分布状况非常均匀。

　　由图4 可以清楚的看出气流进入汇风箱后的速度大小和流向。在图中我们还可清晰地看到此区域有旋流出现，其形成原因主要是由于入口气流进入风箱后几乎呈直线向下运动，在图示区域形成低压，造成旋流。旋流又对入口气流产生影响，使得气流受到挤压，向中心集中，于是造成中心出口速度偏大，旋流下方区域的出口速度偏小的情况。

　　图5 是出口沿 X 轴方向速度散点分布图。 因为是对称建模，所以图中横坐标 0 m 处是对称中心位置。 从图 5 中我们可以看出出口速度大小沿X 轴方向的变化趋势 。 在对称中心处速度最大并且比较集中，在2.5～3 m 的区域 ，由于受上方的旋流影响，出口速度有一定程度的降低。

　　由图6 可以看出 ，每个出口截面都是出口中心速度大 ，靠近出口管道壁面处速度小。为了便于统计比较，我们选取每个出口的峰值速度来查看出口速度的分布状况。 出口沿X 轴的速度分布状况如表 1 所示。

　　如前所述，入口气流在 Z 方向上分布的非常均匀。 从模拟结果看，同一X 坐标下 ，沿 Z 轴方向的出口速度均一致 ，也验证了之前的观点。

　　2结论

　　从计算模拟结果来看,整个汇风箱在出口截面的速度分布还是相当均匀的。出口最大峰值速度和最小峰值速度相差仅1.49 m/s，结果较为理想。

　　本文作者：陶 瑛1， 卢文运2