基于cfd的食品烘干机绿色设计

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1、2008年1月农机化研究第1期基于CFD的食品烘干机绿色设计沈剑英，赵云（嘉兴学院，浙江嘉兴314001）摘要：在介绍绿色设计主要内容的基础上，指出了食品烘干机传统设计上的不足。为此，采用计算流体动力学软件FLUENT对食品烘干机进行仿真设计，优化了干燥室的结构参数，使干燥室的温度场更均匀，从而减少了能源的消耗，达到节能的目的，提高了产品的绿色度。关键词：机械设计；食品烘干机；设计；绿色设计；节能设计；计算流体动力学中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1003─188X(2008)01─0113─03输到使用、维修、报废、回收利用和最终废弃物处0引言理各个环节都取

2、决于设计阶段。人类在享受着超越时空的高科技成果的同时，1)绿色材料的选择。绿色材料在生产、加工、不得不面对整个地球资源短缺、环境恶化、生态失他用和废弃后对环境的不利影响很少或几乎没有，衡的现实。增强环境意识，保护资源，节约能源，并且能够重复使用。设计时，要优先选择绿色材料，使人类的生产活动由粗放型走向知识型，提高科技此时应选择无毒、无污染、易被自然界分解和吸收含量，减少自然资源的消耗已刻不容缓。因此，旨的材料，以及选择易回收、易处理、可重复使用的在保护环境的“绿色”行动在世界各国纷纷兴起，材料。全球的产业结构调整呈现出新的绿色战略趋势，这2)节能设计。节能设计就是设计合理的

3、产品就是要向物能资源利用合理化、废弃物生产少量化、结构、功能、工艺或利用新技术、新理论使产品在［1］对环境无污染、少污染的绿色产品方向发展。使用过程中消耗能量最少、能量损失最少。食品烘干机在食品加工中广泛应用，但其生产3)可回收性设计和可拆卸性设计。可回收性单位大部分是中小型企业，研究能力有限，目前能设计是在产品设计时充分考虑其零部件或材料的回进行的就是仅仅在结构上测绘和模仿一些国外性能收可能性、回收价值大小、回收处理方法、回收处优良的机型，没有绿色设计的意识；因而，产品档理工艺性等一系列问题，以达到资源优化利用和污次低、技术含量低，在使用过程中能源消耗大。本染最小的目的。

4、可拆卸性设计是考虑在产品报废后文采用FLUENT软件对食品烘干机的绿色设计进行能够方便拆卸、回收利用为目的，明确哪些零部件了有益的探索。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1绿色设计的内容和经济性进行分析的基础上，采用各种先进的设计绿色设计,也称生态设计,是指在保证产品的理论和工具，使设计出的产品能够满足当前和将来功能、质量等前提下，综合考虑环境影响和资源效长时间内的市场需求。它并非一味地延长产品的生率的现代设计方法。它是产品从设计、制造、使用命期，而是利用模块化设计、可维修性设计、可重到报废整个产品生命周期中不产生环境污染或环境构性设

5、计和技术预测等设计理论和方法，最大限度污染最小化，符合环境保护要求，对生态环境无害地减少产品过时，也就减少了报废处理和利用的产或危害极小，资源利用率最高，能源消耗最低的设品的数量。[2]计技术。2食品烘干机的节能设计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、包装运计算流体动力学(ComputationalFluidDyna-mics，CFD)，是一种重要的计算机模拟技术，它是收稿日期：2007-04-06流体力学、数值计算方法以及计算机图形学3者相作者简介：沈剑英（1967-）,男，浙江嘉兴人，副教授，工学硕士，[3](E-mail)zj

6、jxsjy@163.com。互结合的产物。CFD软件是计算流体力学软件的-113-2008年1月农机化研究第1期简称,是用来进行流场分析、计算、预测的专用工具。干燥室内部温度分布基本达到均匀，气流比较均匀，通过CFD软件模拟，可以分析和显示流体流动过程旋涡也比较小。中发生的现象，及时地预测流体在模拟区域的流动因此，烘干机工作时，干燥室内的流场分布均性能,并通过各种参数改变,得到相应过程的最佳设匀，使食品均匀加热，能源利用效率最大，达到节计参数。CFD软件的数值模拟，为实验提供指导，能的目的。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

7、软件中,FLUENT软件是目前国内外使用[4]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α，如见图1所示。出口图2速度分布图入口管Lα图1网格图3温度分布图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550