整流阻风板对静压风管吹风均匀性的影响研究

整流阻风板对静压风管吹风均匀性的影响研究

林春旭，张运红，刘敢

武汉维福利德智能装备制造有限公司， 430040

摘要：为研究整流阻风板对静压风管吹风均匀性的影响，利用计算流体动力学软件SolidWorks Flow Simulation对静压风管进行模拟和以及加工静压风管进行实测。结果表明：设置整流阻风板时，出风孔风速会变小，风速均匀性会变好，整流阻风板会增加风阻，具有均流效果。

【关键词】静压风管；整流阻风板；吹风均匀性

薄膜生产过程中，流涎阶段和横向拉伸处理阶段需要对薄膜进行加热干燥处理，加热的稳定性及均匀性对薄膜的干湿程度、厚薄均匀度和机械性能产生很大的影响。通常使用多组静压风管将热风气流均匀吹向薄膜的表面，因此静压风管出风均匀性对薄膜品质具有重要的影响。以往的研究中，有研究者采用变截面送风管来保证静压风管出风的均匀性，即距离风机进风口越远，截面积越小的管道，其目的是促使离开管道横向风压尽量均衡，但是这种类型的风管在不同风速的情况下，风速的均匀性相差较大。为优化静压风管的结构设计，本文考虑在静压风管吹风口上增加整流阻风板，以增加空气的阻力，均衡横向的风压，获得更为均匀的出风速度。本文采用模拟和实测方法，研究整流阻风板对静压风管吹风均匀性的影响，为获得更为均匀出风速度的静压风管设计提供参考。

1 模拟模型

1. 1. 几何模型

本文以一件变截面送风静压风管作为研究对象，如图1所示，静压风管主体尺寸为2000mmX400mmX350mm，静压风管底面倾斜角度为5°，静压风管正对薄膜的出风面上交错布置了直径7mm的出风孔，在静压风管内部，距离吹风面80mm的位置设置一片整流阻风板，整流阻风板上交错布置直径7mm的圆孔，薄膜设置在距离静压风管出风面50mm处的位置。

图1 静压风管整体三维模型

一件静压风管设置整流阻风板，一件无整流阻风板

图2 静压风管整体三维模型剖视图

1. 2. 流体力学仿真模拟

使用SolidWorks Flow Simulation软件进行模拟仿真，按照最高精度级别7级划分网格，将静压风管置于内腔4mX2mX2m（长X宽X高）的腔体内，腔体宽度方向两侧设置环境压力，从静压风管入口设置常温空气，流量500m³/h。

距离出风孔50mm测量风速均匀度

图3 静压风管流体模拟三维模型

2 计算结果分析

图4、图5为模拟得到的空气流动迹线图，从图中可以看出，空气从静压风管的入口流入箱体内，静压风管（无整流阻风板）的空气流动迹线显示，大量风从远离入口端流出，入口到中间1米区域内几乎没有风流出，靠近入口端出现涡流；静压风管（带整流阻风板）的空气流动迹线显示，虽然从远离入口端吹出的风比靠近入口端吹出的风更多，但从入口到中间1米区域内有风流出，根据模拟结果显示，整流阻风板对出风均匀性有一定的改善作用。

图4静压风管（无整流阻风板）的空气流动迹线

图5静压风管（带整流阻风板）的空气流动迹线

如图6所示，根据模拟数据，在距离静压风管出风孔50mm处，均布取五排孔得到模拟风速。图7、图8为模拟得到的风速曲线图，从图中可以看出，两组静压风管均显示远离入口端的风速比较高，静压风管（带整流阻风板）的风速均匀性比静压风管（无整流阻风板）更优，并且静压风管（无整流阻风板）在靠近入口端0~0.5米的区间内出现了往管内吸风的情况。

取图内直线显示的五排出风孔进行测量风速

图6 测量风速的出风孔位置

图7静压风管（无整流阻风板）速度曲线

图8静压风管（带整流阻风板）速度曲线

3 实测结果分析

建模仿真软件模拟结果与实际使用效果有一定偏差，因此按照设计模型分别加工静压风管（带整流阻风板）和静压风管（无整流阻风板）进行实测出风均匀性对比。采用离心风机往静压风管入风口鼓风，采用风速仪testo425进行测量风速，侧风点按图6所示的5排出风孔，每排横向均布选取11个点进行风速测量和对比。风速仪在风速＞2m/s时，测量精度较好，因此设定风速为2.5m/s。

图9 静压风管（无整流阻风板）实测速度

图10 静压风管（带整流阻风板）实测速度

风机设置相同频率下，静压风管（无整流阻风板）平均风速为2.59m/s，每排风量偏差在0.29m/s~0.46m/s，每排风量最大偏差值17.7%；静压风管（带整流阻风板）平均风速为2.49m/s，每排风量偏差在0.16m/s~0.23m/s，每排风量最大偏差值^①9.2%。

4 结论

（1）在相同风机工作频率下，增加整流阻风板，空气流动阻力变大，出风孔平均风速会减小；

（2）增加整流阻风板可以提升静压风管出风口风速的均匀性，根据实测数据显示，风量最大偏差值从17.7%降至9.2%。

① 注：风量最大偏差值=（最大风速 - 最小风速）/ 平均风速

参考文献

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[2] 日本机械学会．流体力学[M]．北京大学出版社，2013．

[3] 王新泉．通风工程学[M]．机械工业出版社，2013．

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[5] 麻向军，郝砷．调风阀结构对静压风管出风均匀性的影响研究[J]．广东化工，2017，44(9)：1—2)

个人简介： 林春旭，1989年12月，初级工程师，研究方向：智能装备设计与制造。