Simulación e investigación teórica sobre la estructura de la cuchilla de aire del horno de recubrimiento.

2026-08-29

Simulación e investigación teórica sobre la estructura de la cuchilla de aire del horno de recubrimiento.

La cuchilla de aire es el elemento clave de diseño y ejecución de la caja de secado. Su estructura influye directamente en la distribución del flujo de aire dentro de la caja y en el efecto de secado de la capa de lodo de la pieza polar. Su función es organizar el flujo de aire dentro de la caja y ajustar su funcionamiento. Una estructura adecuada evita la formación de vórtices, permitiendo que el aire se distribuya de forma lenta y uniforme sobre la superficie de la pieza polar. Sin embargo, la cuchilla de aire también presenta resistencia, y una resistencia elevada incrementa la resistencia de toda la caja de secado, aumentando así la pérdida de energía del sistema. Además, se puede instalar una rejilla perforada dentro de la cuchilla de aire para distribuir uniformemente el flujo de aire caliente proveniente de la cámara de aire.

La figura anterior muestra la estructura de 4 tipos de cuchillas de aire presentadas en este documento. En la cuchilla de aire tipo I en (a), el flujo de aire se expulsa desde la ranura de la tobera inferior después de ajustar la cavidad de la sección triangular invertida; en la cuchilla de aire tipo II en (b), el flujo de aire se ajusta en la cavidad de la sección transversal rectangular y pasa a través de los dos lados de la parte inferior, expulsando oblicuamente hacia las ranuras de la boquilla de aire; la cuchilla de aire tipo III en (c) construye una placa divisoria de cavidad interna sobre la base de la cuchilla de aire tipo II, y el flujo de aire pasa a través de los dos lados de la parte inferior bajo el drenaje de la placa divisoria, expulsando desde la ranura de la boquilla de aire oblicua; para la cuchilla de aire tipo IV en (d), sobre la base de la cuchilla de aire tipo III, se cambia la forma de la carcasa de la cuchilla de aire, y la convexidad hacia afuera se cambia a una concavidad hacia adentro.  Este tipo de cuchilla de aire es un proceso en el que se genera un flujo de aire caliente a alta velocidad en la salida de la ranura de la boquilla de aire, y luego la superficie de la pieza polar es impactada y secada, y se lleva a cabo la transferencia de calor por convección de aire, y las moléculas de disolvente de la capa de lodo son arrastradas.

Como se muestra en la figura, H es la altura de la zona de secado de la caja de secado, d es el ancho de la ranura de la cuchilla de aire, y la línea central del chorro de impacto forma un cierto ángulo con la pared de impacto. El chorro de impacto se puede dividir en zona de chorro libre, zona de impacto y zona de chorro de pared.

Zona de chorro libre: La característica de la zona de chorro libre es que la velocidad del aire caliente en cualquier punto de esta zona es la misma que la del flujo de aire en la tobera, y el flujo de aire mantiene inalterada la energía potencial de impacto original. Dado que las corrientes térmicas inyectadas intercambian inicialmente momento con el fluido estacionario del entorno, el ancho del área de inyección aumenta a medida que el chorro libre continúa.

Zona de impacto: Una vez finalizado el chorro libre, la velocidad del flujo de aire caliente también cambia, pasando de una distribución uniforme al principio a una disminución gradual. Durante este proceso, el ancho lateral de la zona del chorro continúa expandiéndose, formando una zona de impacto. En la zona de impacto, se observa que el espesor de la capa límite sobre la pared de impacto es prácticamente el mismo.

Zona de chorro de pared: Después de que el flujo de aire alcanza la pared de impacto, su dirección cambia de ángulo y entra en la zona de chorro de pared. En esta zona, el flujo de aire discurre cerca de la superficie de la pared y su velocidad disminuye a medida que avanza.

Análisis comparativo de diagramas de flujo de aire caliente

El aire caliente desordenado entra en la cuchilla desde la entrada de aire, pasa a través del flujo uniforme de la placa de malla perforada y la distribución de la placa de distribución, y fluye uniformemente hacia la boquilla de la cuchilla. Cuando el aire caliente llega a la pieza polar, el cambio de dirección del flujo produce el resultado que se muestra en la figura siguiente. La uniformidad del aire caliente que incide sobre la pieza polar se controla principalmente mediante dos elementos: la malla de flujo uniforme, que permite que el aire caliente entre de manera uniforme en la cuchilla, y la boquilla de la cuchilla, que dirige el aire caliente de nuevo hacia ella.

Los cuatro tipos de diagramas de trazado de la caja de prueba son diferentes debido a los diferentes tipos de cuchillas de aire.

La distribución de las trazas del flujo de aire caliente en la caja de prueba de cuchilla de aire tipo I es relativamente regular. En la superficie de la pieza polar, el aire caliente fluye desde el centro hacia los dos extremos y el espacio superior, cubriendo básicamente la superficie de la pieza polar;

La distribución de las trazas de flujo de aire caliente en la caja de prueba de cuchilla de aire tipo II es relativamente dispersa. En la superficie de la pieza polar, la mayoría de las partículas de aire caliente fluyen solo hacia el espacio superior desde los dos extremos de la pieza polar, y el área de cobertura es pequeña;

La mayoría de las partículas de aire caliente en la caja de prueba de cuchilla de aire tipo III fluyen desde los dos lados (no ambos extremos) del centro de la superficie de la pieza polar hacia los dos extremos y el espacio superior, cubriendo una gran área; la posición fluye hacia el centro, ambos extremos y el espacio superior de la pieza polar al mismo tiempo, y la distribución es relativamente simétrica y uniforme, cubriendo básicamente la superficie de la pieza polar.