挤出塑料管喷淋冷却的数值模拟.doc

挤出塑料管喷淋冷却的数值模拟挤出塑料管喷淋冷却的数值模拟摘要:冷却系统是塑料挤出管道生产工艺中的关键设备,,结果表明:对流换热系数小于180w•m-2•k-1时,冷却至目标温度(47℃)所需的时间随换热系数的变化明显;换热系数大于180w•m-2•k-1时,,研究了喷淋入口速度、喷嘴高度对喷淋换热系数的影响,结果表明:随着喷淋入口速度的增加(6~15m/s的范围内),总体对流换热系数增大,驻点处的换热系数由217w•m-2•k-1增加到386w•m-2•k-1;随喷淋高度的减小(68~128mm范围内),壁面换热系数呈增加趋势,驻点处换热系数由227w•m-2•k-1增加到311w•m-2•k-,:挤出塑料管;喷淋冷却;喷嘴;瞬态;对流;换热;数值模拟;整体优化NumericalSimulationofSprayCoolingforExtrudedPlasticPipeAbstract:Coolingsystemisessentialintheproductionprocessoftheextrudedplasticpipe,,:iftheconvectiveheattransfercoefficientislessthan180W•m-2•k-1,timetobecooingto47℃changesobviouslywiththeconvectiveheattransfercoefficient;However,itnotchangesmuchiftheconvectiveheattransfercoefficientisover180W•m-2•k-“FLUENTsoftware”,fromtheaspectofentrancevelocity,,totalconvectiveheattransfercoefficientincreasewiththefasterofentrancevelocity(within6~15m/s),heattransfercoefficientofstagnationpointincreasesfrom217W•m-2•k-1to386W•m-2•k-1;Wallconvectiveheattransfercoefficientincreasewiththereducingofthenozzleheight(within68~128mm),heattransfercoefficientofstagnationpointincreasesfrom227W•m-2•k-1to311W•m-2•k-:Extrudedplasticspipe;Spraycooling;Nozzle;Transient;Convection;HeatTransfer;NumericalSimulation;globaloptimization引言:塑料管和传统管材相比,具有重量轻、耐腐蚀、水流阻力小、节约能源、安装简便迅速、造价较低等显著优势,受到了管道工程界的青睐[1].进入21世纪,聚乙烯塑料管发展空前迅速,塑料管材的增长速度约为管材平均增长速度的4倍,远远高于各个国家国民经济的增长发展速度[2].管材挤出成型中,冷却定型装置决定了管材挤出生产线的长度,冷却过程是影响挤出生产效率和产品质量的重要因素[3].目前挤出生产管材的冷却定径方式以真空外定径和喷淋水槽冷却为主,管材冷却定型段包括定径套段、退火段和冷却水槽段三部分[4].管材挤出机组中,定型冷却段应该选择合适的长度: