Bernd Münstermann
GmbH & Co. KG

德国北莱茵-威斯特法伦州

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产品和服务

干燥设备的热风流动模拟

作为一流的专业设备制造商,明斯特曼不断对最新的技术工艺进行研究和改进。对于刚刚完成的一个项目,我们在设计之前,对热处理设备中的热风流动形态进行模拟,设备的结构和加工制造也要符合模拟的结果。

 

碳纤维干燥

Strömungssimulation, links vor, rechts nach der Optimierung (Skala in m/s). Der Verlauf der Fadenschar ist in den Abbildungen mit kleinen Kreisen angedeutet. Rechts sieht man eine Abschrägung in der Einrichtung zur Luftverteilung.
Strömungssimulation, links vor, rechts nach der Optimierung (Skala in m/s). Der Verlauf der Fadenschar ist in den Abbildungen mit kleinen Kreisen angedeutet. Rechts sieht man eine Abschrägung in der Einrichtung zur Luftverteilung.

我们将以计算机系统为支撑的热风流动模拟应用于目前的一个项目,这套设备用于对碳纤维进行干燥。这种碳纤维被大量应用于各种行业,最突出的例子是飞机机翼和风力设备的螺旋桨。

在生产过程的不同阶段,需要对碳纤维进行干燥。在我们的干燥设备中,干燥热风以均匀的温度和速度穿过碳纤维材料。这样可以确保所有的材料被均匀干燥。干燥设备将由单独碳纤维丝组成的碳纤维群,干燥至最大湿度小于0,1%。它采用导热油为热源,由多个结构相同的干燥区组成。

由于对干燥设备中热风的温度和速度有很高要求,我们与明斯特技术大学合作,对设备内的热风流动情况进行了模拟。


模拟结果

根据热风流动模拟,我们对干燥设备实施了细节方面的改进。通过改进设备的设计结构,能够使热风的温度和速度分配保持均匀。通过热量交换器内导热油的多次交叉流动,实现优化的温度分配和均匀的热量过渡。

热风速度分配的模拟结果在旁边的图片中显示出来。左侧的图片显示的是设计改进之前的热风流动形态。可以看到,干燥设备中部的纤维只具有很低的速度(兰色区域)。导致对碳纤维的干燥并不均匀。右侧的图片显示了专业改进后的热风流动速度模拟情况。在纤维室入口处的热风压力方向有一个斜面,可以清楚的看到,热风流向非常均匀。

 

理论和实际

模拟结果已经通过实际测量得到证实。热风速度的变化不仅限于模拟的± 5%范围,也可能达到测量的± 3%范围,甚至比理论值还要好。

除了热风流动技术的提高,还可以根据模拟结果,实现设备的紧密构造方式。这种设计构造比传统的六米高的构造,在设备安装上可以节省50%的费用。另外,紧密结构还可以节省25%的材料费和一部分运输费用。