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双管路铝箔碎屑收集装置改进设计

内容来源:机械设计与制造工程杂志      浏览次数:65      更新时间:2021-09-14

李俊涛1,刘〓跃1 ,李会荣1,管小荣2
(1.陕西国防工业职业技术学院机械工程学院,陕西 西安〓710300)
(2.南京理工大学机械工程学院,江苏 南京〓210094)
摘要:为了获得适合于铝箔剪切机碎屑收集的双支管负压通道设计方案,使用计算流体力学(CFD)方法对不同支管连接方式的管流进行了压力-速度耦合计算。给出了连通区域及不同断面的压力、速度云图及量化值,结合理论分析了不同管路结构时气流流态产生原因及其对支管吸附作用的影响规律,进而提出了管路改进措施。结果表明:简单将两支管连接于主管的结构无法满足工程需要,而将第一个支管延长,使两个支管均与大气连通,在两个支管后方形成负压区,从而产生有效吸附力,可满足铝箔剪切机碎屑收集任务。
关键词:铝箔剪切机;结构改进;负压;计算流体力学;数值模拟
中图分类号:TG162.6;O368〓〓文献标识码:A〓〓文章编号:2095-509X(2021)07-0043-04

亲水铝箔由于换热效率高、可降低水珠凝结噪声等优点被广泛用于制冷设备中,在其生产过程中,需要根据需要将铝箔裁剪成相应尺寸卷积成成品,该步骤由铝箔剪切机完成[1]。在实际剪切操作中不可避免地会产生铝箔碎屑,当碎屑累积到一定程度时,需要停机进行清理,严重影响了铝箔生产效率及裁剪准确度。本文拟利用高压送风机提供管内负压的方法设计一种简易铝箔碎屑收集装置[2-4],以改善目前传统双支管管路第一个支管口无法产生吸力或吸力较小的缺陷。文中使用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法重现铝箔碎屑收集流场压力-速度耦合过程[5-6],分析不同截面压力、速度随结构变化规律,探讨初步设计无法满足工程需要的原因,进而提出优化设计方法。

1〓铝箔碎屑收集装置的结构
图1(a)所示为铝箔剪切机成品,铝箔剪切机可将涂层后的铝箔裁剪成需要的尺寸,是铝箔生产使用的重要设备。目前在铝箔剪切过程中,中部的切割槽内会沉积较多的铝箔碎屑,严重影响铝箔切割的精度及成品质量。为了尽量简便地提高铝箔剪切机工作效率并完成裁剪精度的改进任务,笔者结合铝箔碎屑较轻薄的特点,初步设计出图1(b)所示的铝箔碎屑收集装置,该装置由一个主管及两个支管组成,主管一侧连接大功率风机,一侧排出铝箔碎屑并集中处理,两个支管〖HJ*4/9〗各自独立于主管相交,利用管内负压产生吸力的原理将切割槽内的铝箔碎屑吸进主管。

〖TP33901.TIF,+70mm〗图1〓铝箔碎屑收集装置工作环境及初步设计模型
2〓数值模型及计算方法本文中求解介质为气体,由于整体流动马赫数Ma<0.4,因此需要求解黏性不可压流体方程组,

基金项目:国家自然科学基金青年科学基金资助项目(11202101);陕西省教育厅2020年度一般专项科研计划(20JK0508)
作者简介:李俊涛(1979—),男,副教授,硕士,主要从事机械设计工作,37911097@qq.com.
通讯作者:刘跃,男,讲师,lynefo@126.com.

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