エアヒーターの温度・流量プロファイル解析

本レポートは、Zeeco によって製作されたエアヒーターパッケージの一部である熱解析と気流分布モデルについて概説するものである。最初のセクションには、ダクトバーナーの下に位置するヒーター入口に適用された気流分布グリッドの設計詳細が含まれている。グリッドの設計は CFD 解析に基づいている．

第二のセクションは、ヒーター出口の最終的な温度分布を決定するためにZeeco によって実行された分析を含んでいる。これは、各要素の流量と温度に基づいて熱バランスを実行するプログラムを使用して達成されました。これらの要素は、ヒーターを高さの異なる複数の断面に切断し、各断面にグリッドを重ねることで作成されます。

熱解析

熱解析の目的は、エアヒーターの出口に位置する断面での最終的な温度分布と、放熱制御（穴あけパターン）を決定することであった。これにより、仕様に適合するように温度のばらつきが最小化されたことを確認しました。計算は、各断面を6インチ×6インチの正方形の要素にグリッド状に分割して行いました。これにより、燃料噴射のレベルから始まり、バーナーの上の高さ6インチごとの断面において、各要素に対して行われる温度が決定された。提供されたドリルで、各セルで放出される熱量を求めました。計算は、満足のいく温度差が示されるか、ヒーターの上部に到達するまで行われました。温度計算のプロセスでは、最終的な温度が記録される前に、各断面で3回の繰り返しが行われました。

結果

熱解析と気流分布モデルの結果を検討した結果、ヒーターが出口でネックダウンし始めると、ヒーター温度分布は十分に均一（平均からの変動が1％未満）であると報告されています。この結果は、空気の混合が進み、平衡に達するまでの時間が長くなったためである。

以下のグラフは、南北の対称線に平行ないくつかのコードに沿って、いくつかの標高で温度を測定したものです。すべてのチャートが第3反復のための同じ式を利用するように、選択された標高はすべて12インチ離れています。Z=264 "は最終的な標高で、ヒーターが出口でくびれ始める点のすぐ下に示されています。