混捏机换热结构热效率分析

徐玉城

(中赟国际工程有限公司，河南 郑州 450007)

混捏机是碳素行业把沥青和碳粉等骨料按照一定的配比加热捏合的设备，主要是通过循环导热油进行加热和温度控制，对混捏机内的物料加热到一定的温度，通过旋转的叶片搅拌(通常呈Z形)所产生强烈剪切作用，使物料迅速反应获得均匀的混合。通常混捏机加热方式分为：夹套加热、蒸汽加热和循环导热油加热。下面以6 000 L混捏机为例介绍导热油加热的结构和换热原理。

1 混捏机热传递的方式

固体传热一般主要靠热传导和辐射进行传热。混捏机主要是将流动的导热油热量通过锅体板传递到锅内物料中，达到加热混捏的目的。为了达到高效传递的目的，笔者利用FLUENT软件建立模型分别对导热油管道进行设计，针对并联串联、管道的宽度设计、油道的深度(容量)，挠流的结构设置及导热油流速的变化对传热效果的影响进行了数值模拟分析。

1.1 管道的形式对传热温度的影响

设计的混捏锅管道形式有竖向并联(图1)、竖向串联(图2)、横向串联(图3)3种管道形式，运用建模与网格划分软件GAMBIT，建立几何模型。

图1 竖向并联流向示意Fig.1 Schematic diagram of vertical parallel flow direction

图2 竖向串联流向示意Fig.2 Schematic diagram of vertical series flow direction

图3 横向串联流向示意Fig.3 Schematic diagram of transverse series flow direction

将建好的3种模型赋予相同的初始条件，利用FLUENT软件进行数值分析，迭代5 000次求解，分析出传到锅体内壁的温度，再对这些结果进行对比分析，选择最佳的方案设计。赋予3种情况下导热油入口温度250 ℃、入口压力0.4 MPa、入口速度1 m/s的初始条件，数值模型计算出内壁温度的结果如下：管路排列形式为竖排并联、竖排串联、横排串联，内壁温度分别为230、241、239 ℃。……