การจำลองและการวิจัยเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับโครงสร้าง Air Knife ของเตาอบเคลือบ

การจำลองและการวิจัยเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับโครงสร้าง Air Knife ของเตาอบเคลือบ

มีดเป่าลมเป็นตัวเชื่อมหลักในการออกแบบและองค์ประกอบบริหารของกล่องเป่าแห้ง ประเภทของโครงสร้างส่งผลโดยตรงต่อการกระจายของช่องอากาศไหลเวียนภายในกล่องอบแห้งและผลการทำให้แห้งของชั้นสารละลายของชิ้นขั้ว มีบทบาทในการจัดระเบียบการไหลเวียนของอากาศในกล่องอบแห้งและการปรับ ฟังก์ชันของการไหลของอากาศและประเภทโครงสร้างที่เหมาะสมสามารถหลีกเลี่ยงกระแสลมวนของกระแสลม เพื่อให้กระแสลมสามารถเป่าอย่างช้าๆ และสม่ำเสมอไปยังพื้นผิวของชิ้นเสา ในเวลาเดียวกัน ใบมีดลมเป็นองค์ประกอบต้านทาน และความต้านทานของมีดลมมีขนาดใหญ่ ซึ่งจะเพิ่มความต้านทานของกล่องอบแห้งทั้งหมด ซึ่งจะเป็นการเพิ่มการสูญเสียพลังงานของระบบอบแห้ง นอกจากนี้ สามารถติดตั้งตะแกรงเจาะรูภายใน Air Knife ซึ่งมีบทบาทในการกระจายการไหลของลมร้อนที่ไหลเข้ามาจากห้องอากาศอย่างสม่ำเสมอ

รูปด้านบนแสดงโครงสร้างของมีดลม 4 ประเภทที่ระบุในบทความนี้ ในมีดลมประเภท I ใน (a) การไหลของอากาศจะถูกเป่าออกจากร่อง tuyere ด้านล่างหลังจากปรับช่องของส่วนสามเหลี่ยมกลับหัวแล้ว ในมีดลมประเภท II ใน (b) การไหลของอากาศจะถูกปรับในช่องของส่วนตัดขวางรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าและผ่านไป ทั้งสองด้านของด้านล่างถูกเป่าออกในแนวเฉียงไปยังร่องของหัวฉีดอากาศ มีดลมประเภท III ใน (c) สร้างแผ่นแบ่งช่องด้านในตามพื้นฐานของมีดลมประเภท II และการไหลของอากาศผ่านทั้งสองด้านของด้านล่างภายใต้การระบายน้ำของแผ่นแบ่ง เป่าออกจากช่องของหัวฉีดลมเฉียง สำหรับมีดลม Type IV ใน (d) บนพื้นฐานของมีดลม Type III รูปร่างของเปลือกมีดลมจะเปลี่ยนไป และส่วนนูนด้านนอกจะเปลี่ยนเป็นส่วนเว้าเข้าด้านในมีดลมชนิดนี้เป็นกระบวนการที่การไหลของลมร้อนความเร็วสูงถูกสร้างขึ้นที่ทางออกของรอยแยกของหัวฉีดอากาศ จากนั้นพื้นผิวของชิ้นขั้วจะถูกกระทบและทำให้แห้ง และดำเนินการถ่ายเทความร้อนแบบพาอากาศ และโมเลกุลของตัวทำละลายของชั้นสารละลายจะถูกพัดพาไป

ดังที่แสดงในรูป H คือความสูงของพื้นที่อบแห้งของกล่องอบแห้ง d คือความกว้างของช่องมีดลม และเส้นกึ่งกลางของหัวฉีดกระแทกทำมุมกับผนังกระแทก เจ็ทปะทะสามารถแบ่งออกเป็นโซนเจ็ตอิสระ โซนปะทะ และโซนเจ็ตกำแพง

โซนเจ็ตอิสระ: ลักษณะของโซนเจ็ตอิสระคือความเร็วของลมร้อนที่ตำแหน่งใดๆ ในโซนนี้จะเท่ากันกับความเร็วของกระแสลมที่ทูเยเร และการไหลของอากาศจะคงพลังงานศักย์กระแทกเดิมไว้ไม่เปลี่ยนแปลง เนื่องจากความร้อนที่ฉีดเข้าไปในตอนแรกจะแลกเปลี่ยนโมเมนตัมกับของไหลที่อยู่นิ่งในสภาพแวดล้อมโดยรอบ ความกว้างของพื้นที่ของการฉีดจะเพิ่มขึ้นเมื่อเจ็ตอิสระดำเนินต่อไป

โซนกระแทก: หลังจากเจ็ตอิสระสิ้นสุดลง ความเร็วการไหลของลมร้อนจะเปลี่ยนตามไปด้วย จากการกระจายที่สม่ำเสมอในตอนเริ่มต้นไปจนถึงการลดลงทีละน้อย ในระหว่างขั้นตอนนี้ ความกว้างด้านข้างของโซนเจ็ตจะขยายออกไปเรื่อยๆ เกิดเป็นโซนรับแรงกระแทก ในโซนกระแทกพบว่าความหนาของชั้นขอบเขตเหนือผนังกระแทกนั้นเกือบจะเท่ากัน

พื้นที่พ่นลม: หลังจากที่กระแสลมมาถึงผนังกระแทก ทิศทางของกระแสลมจะหันไปที่มุมหนึ่งและเข้าสู่บริเวณผนังพ่น กระแสลมในบริเวณนี้ไหลใกล้กับพื้นผิวผนัง และค่าความเร็วจะลดลงเมื่อกระแสไหลดำเนินไป

การวิเคราะห์เปรียบเทียบแผนภาพร่องรอยการไหลของอากาศร้อน

อากาศร้อนที่ไม่เป็นระเบียบเข้าสู่มีดลมจากช่องอากาศผ่านการไหลของแผ่นตาข่ายที่มีรูพรุนและการกระจายของแผ่นกระจายและลมร้อนจะไหลอย่างสม่ำเสมอไปยังหัวฉีดลมของมีดลม เมื่ออากาศร้อนมาถึงชิ้นขั้ว การเปลี่ยนทิศทางการไหลจะทำให้เกิดผลลัพธ์ดังรูปด้านล่าง ความสม่ำเสมอของลมร้อนที่เป่าบนชิ้นส่วนเสานั้นส่วนใหญ่ควบคุมโดยสองส่วน ส่วนหนึ่งคือตาข่ายการไหลสม่ำเสมอเพื่อให้อากาศร้อนเข้าสู่มีดลมอย่างสม่ำเสมอ และอีกส่วนคือหัวฉีดของมีดลมไปยังอากาศร้อนอีกครั้ง

ไดอะแกรมการติดตามของกล่องทดสอบทั้งสี่ประเภทนั้นแตกต่างกันเนื่องจากมีดลมประเภทต่างๆ

การกระจายของร่องรอยการไหลของลมร้อนในกล่องทดสอบมีดลมแบบ I นั้นค่อนข้างสม่ำเสมอ บนพื้นผิวของชิ้นส่วนเสา ลมร้อนจะไหลจากตรงกลางไปยังปลายทั้งสองและช่องว่างด้านบน โดยทั่วไปจะปกคลุมพื้นผิวของชิ้นส่วนเสา

การกระจายของร่องรอยการไหลของลมร้อนในกล่องทดสอบมีดลม Type II นั้นค่อนข้างกระจัดกระจาย บนพื้นผิวของชิ้นส่วนเสา อนุภาคอากาศร้อนส่วนใหญ่ไหลจากปลายทั้งสองของชิ้นส่วนเสาไปยังช่องว่างด้านบนเท่านั้น และพื้นที่ครอบคลุมมีขนาดเล็ก

อนุภาคอากาศร้อนส่วนใหญ่ในกล่องทดสอบมีดลม Type III ไหลจากทั้งสองด้าน (ไม่ใช่ปลายทั้งสองด้าน) ตรงกลางของพื้นผิวชิ้นขั้วไปยังปลายทั้งสองและช่องว่างด้านบน ครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ ตำแหน่งไหลไปที่ตรงกลาง ปลายทั้งสองข้างและพื้นที่ด้านบนของชิ้นส่วนเสาในเวลาเดียวกัน และการกระจายค่อนข้างสมมาตรและสม่ำเสมอ โดยทั่วไปครอบคลุมพื้นผิวของชิ้นส่วนเสา