溢流染色机流场与结构分析及其节能设计

作     者：张志欣 

作者单位：济南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：昃向博

授予年度：2014年

学科分类：0821[工学-纺织科学与工程] 08[工学] 082103[工学-纺织化学与染整工程] 

主      题：溢流染色机 流场 温度场 仿真 节能设计 

摘      要：溢流染色机具有适应性广、染色效果好、浴比低等优点，被广泛应用于棉、棉纤、混纺和化纤等织物染色加工中。随着社会的发展，节能、减耗、减排成为溢流染色机发展的主要方向，其相关技术研究也成为溢流染色机技术研究的热点。本文针对目前溢流染色机系统温度不平衡、散热量较大等问题，通过溢流染色机流场、温度场等仿真分析，指导并完成了机体外壳保温技术研究。具体研究如下： 根据溢流染色机的染色工艺和过程，通过对现有流体流动模型的分析，确定选用RNGk-ε湍流模型作为溢流染色机流场分析模型，选择气液两相流动方程作为溢流染色机流场分析的处理方程;采用三维制图软件Solidworks建立溢流染色机流道模型，将三维模型导入Fluent对几何模型进行网格划分和计算。在Fluent计算前根据溢流染色机实际生产中的工作参数设置计算的边界条件及染液的参数;并根据染色过程中实际的工艺技术参数及流道内染液流场的状态，建立溢流染色机的数学模型。最后在Fluent里进行后处理，得到染色机的流场及温度场分析结果。通过染色机流道流场仿真结果的分析，确定染色机流道的流场对机体温度场分布的影响;对溢流染色机温度场仿真结果进行分析，确定染色机机体外壳表面温度分布状况;运用温度测试仪器进行染色机机体外壳表面及车间内的温度测量，通过仿真分析结果和实际测试数据的对比分析，得出模拟结果能较好的反映生产实际，同时验证了温度场仿真分析的有效性。因此，利用溢流染色机温度场仿真分析结果，可以指导完成机体的节能结构设计;通过溢流染色机流场结构及温度场分析，确定溢流染色机机体外壳节能结构设计方案，即岩棉与橡塑海绵结合的复合保温层节能结构形式，并进行相应的节能结构设计;另外对采取节能设计后的温度场进行仿真，实测数据与仿真结果基本一致，验证了节能设计方案的有效性。