基于基材流场及换热特性分析的精密涂布悬浮式烘箱结构优化

作     者：焦鑫康 

作者单位：西安理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：武秋敏;李征

授予年度：2024年

学科分类：08[工学] 0822[工学-轻工技术与工程] 

主      题：悬浮式烘箱 流场仿真 流场特性 换热特性 

摘      要：烘箱是精密印刷涂布设备的关键部件。涂布印刷完成后,基材在烘箱内部经过热风的冲击干燥后,其生产过程才算最终完成。因此,烘箱内部热风的均匀性对基材的干燥起着决定性作用。针对企业悬浮式烘箱存在的风嘴出风均匀性及基材表面换热性能较差的问题,本文基于热风冲击射流干燥传热理论和计算流体力学理论,设计并优化了烘箱的进风口位置、风室斜面倾斜角度等结构参数,并在烘箱风室内部增设了导流板结构,仿真及实验结果表明,优化后的悬浮式烘箱结构,实现了烘箱风嘴的出风均匀性及基材表面换热特性的改善。具体的研究内容如下: (1)根据企业提供的悬浮式烘箱结构数据,建立烘箱的箱体模型,并抽取流体域模型后导入FLUENT软件中进行数值模拟分析。通过对基材表面的流场及换热特性的分析,发现当前烘箱结构导致基材表面的压力均匀性较差且换热性能不佳等问题。 (2)针对烘箱结构导致基材表面压力均匀性较差且换热性能不佳的问题。首先对烘箱的进风口位置参数进行了仿真分析,确定了合适的进风口位置。然后通过分析风室斜面不同倾斜角度及风嘴匀风板不同开孔尺寸对基材表面流场特性的分布规律及换热性能的影响,确定了合适的风室斜面倾斜角度及风嘴匀风板开孔尺寸。 (3)针对烘箱风室内部存在的涡流堆积影响基材表面干燥及传输的问题。通过在风室内部添加导流板结构的方式对风室结构进行优化,并确定了合适的导流板结构。仿真分析结果表明,通过添加导流板结构的烘箱风嘴出风更加均匀,风速及基材表面换热性能也有所提高。设计并搭建了悬浮式烘箱实验台,对比验证了有无导流板结构两种情况下,基材表面流场的风速及温度数据,结果表明,优化后的烘箱结构,实现了风嘴的出风均匀性及基材表面换热性能的改善,验证了仿真结果的可靠性。