基于CFD的汽车车身烘房节能研究.pdfVIP

基于CFD的汽车车身烘房节能研究六 口 林 海 口 叶永伟 口 陈 建 口 江叶峰 口 陈 贵 口 刘志浩 浙江工业大学 机械制造及 自动化教育部重点实验室 杭州 310014 摘 要：针对汽车涂装线中车身烘房能耗大、烘房参数组合复杂多样、难以匹配的问题，建立车身烘房的控制和能耗 计算模型，在该模型的基础上运用Fluent软件对车身烘房进行数值模拟仿真，深入研究车身烘房在烘干升温过程中不同 的参数组合与时间及能耗之间的相互影响关系，并最终确定涂装线车身烘房的最优参数组合，降低烘房能耗。 关键词 ：CFD 烘房 节能 Fluent 涂装线 中图分类号：U270．65 文献标识码 ：A 文章编号：1000—4998(2010)10—0071—03 在汽车 涂装 生产 线 中 ，烘房 是最 为关 键 的环 节 ， 同时烘 房也 是能 耗 比例最 大 的环节 之一 l2， 。据 统计 ， 一 条普 通 的汽 车生产 线 ，单 单烘 房 消耗 的 电量就 达 到 整 条涂 装线 的 l3％左右 ， 。因此 ，如何 降低 烘 房的能 耗 ，提 高生产 线 的效率 是企业急 需解 决 的 问题 。 降低 烘 房能 耗 的方 法主要 有 3个 方 面 ，一是 通过 改变烘 房 的结构 来提 高烘 房 内部 的气 体流 动 ；另 一方 面 是改善 涂膜 的材 料 和结构 ，使烘 干更 为 容易 ；最后 还 可 以通过 优 化烘房 的参 数组 合 ，包括 烘房 内部 的温 度 、 湿 度 、空气 的流 速和 方 向等 ，寻找一个 最优 的参数 组 合 ，提高烘房 的热 能利用 率 ，这 也是成 本最低 ，最易实 现 的改进方 法 。但 由于烘房 的参 数复杂 ，往 往很 难找 到 一 组 最优 的参 数组 合 。例如 ，烘 房初 始温 度 的升 高 ，能 加快 升温 的过程 ，提高 烘房 内部 的气 流扩 散速 度 ，但 同 2 车身烘房湍流及其控制模型 时又会 促成 烘 房 内部热量 的 向外扩 散 ，提 高初始 温 度 又必须 增加 能耗 ，这是 一个 非常 复杂 的过 程 ，企业 往 往 对 于汽 车 车身 烘房 内的流体 流 动 ，可看 成是 不可 只能依 靠经 验来 选择 初 始温 度值 。如果 再考 虑气 流 的 压 缩性 流体 的流 动 ，受 物理 守恒 定律 的支配 ，基本 的守 人 口速 度 、入 口压力 、气 流湿 度等 因素 ，那 么参数 组 合 恒 定律包 括 ：质 量守恒 定 律 、动量守 恒 定律 、能量 守恒 的确定 变得 异常 的 困难 。因此本 文利 用 Fluent软 件 ，对 定 律 。 烘 房模 型进 行数 值模 拟仿 真 ，求 解各 种 参数组 合 条件 其 中 ，质 量守恒方 程又称连续 性方程 ，可表示 为 I： 下 的烘房 温 度收 敛时 间和相 关能 耗 ，得 到最优 的参数 o + + + ：0 (1) 组 合 。 t Ox oy Oz 引入 矢量 符号 div(。)和散 度符 号 V，即 V · 1 车身烘房的基本结构 = div(Ⅱ)= + + ，这样 上式 可 以写成 ： 汽车 涂装 线 的车 身烘房 ，其 主要结 构 由以下几 部 ap 分组成 ：热风循环系统 、燃烧过滤系统 、车身烘房室体 a = diV(pM)=0 (2) 和尾气 燃烧 系统 ，如 图 1所 示 。