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摘要：随着人们生活水平的不断提高，对烟熏食品需求进一步增大，烟熏炉作为食品加工的重要机械，为迎合当前实际发展需求，并真正落实节能减排理念，更好的推动整个烟熏炉节能装置技术水平的全面提高，这对相关工作人员提出了更高的技术要求。本文从烟熏炉的具体概述出发，并对烟熏炉节能装置自身性能设计方面进行说明。针对传热问题进行有效分析，积极实现余热回收部件的仿真模拟。并针对节能装置热能效率方面进行有效分析，实现换热器结构的优化和升级，做好此部分工作，将真正实现烟熏炉节能装置技术水平的全面提高奠定重要基础。

关键词：烟熏炉；节能装置；技术分析

为满足人们的食物需求，保证食品的多样性，烟熏炉在此方面发挥了重要作用，它起到了良好的杀菌效果，并具有一定的耐藏性。科学技术的进一步发展，使烟熏炉得以出现，烟熏炉在实际肉类加工过程中，还可以延长食物的保质期，同时也实现了功能的有效转变，逐步由单一的熏肉功能向多元化智能化方向发展，并具备了干燥、蒸煮、烟熏、烧烤等多个功能。在此过程中会涉及到热力学传热学等各种技术学科，因此要加强对此方面的有效分析，把握关键技术，实现烟熏炉有效节能，充分利用现有资源，保证有效资源的合理性，此项研究工作具有重要意义。

一、烟熏炉具体概念

烟熏炉的基本原理在于在食品加工过程中，它是通过多项工序而集合成的一种操作技术。一般情况下，对于食品加工需要进行加热或冷却来改善制品的物理化学性质。通过加热或冷藏的方式可以保证食品的质量，同时无论是在加热还是冷却过程中，都会伴随着传热过程，这是一种物理现象，要结合物理规律进行相应分析。烟熏炉本身的内置结构及其设计会直接影响烟熏食品的品质，烟熏炉具有烟熏室，将食品放入烟熏室中，可以使食物受热均匀并伴随着发涩脱水情况。炉体主要包括底板、大门、前门框、板加热器、循环风机等各项零件，各个零件都发挥了重要作用。对于炉体而言需要密封隔热，节能，防尘，保证内部气流分布均匀，才能更好的发挥自身的重要作用。对其内部的交换系统主要是在于资源的有效交换，为达到食物烹饪的效果，需要实现最少的能量获取最高的效能，要实现内部的有效转换，来满足食物加工过程的工艺需求。对于烟熏炉的品质和使用功能方面完全取决于制造的技术水平，一般在设计方面需要从5点入手。分别在物理场的形成，非真空状态下的一种热交换，食材的物理性质，热传导的平衡情况以及采用何种烹饪方式，这些因素都会对烟熏炉自身的品质产生重要影响。烟熏炉的技术要求在食品加热过程中要实现高效性，同时要保证高质量，要保持食物色泽干燥，更要保证品质问题。

二、烟熏炉的节能装置性能设计

对此方面要针对外表自身的尺寸进行分析，做好相应的设计工作需要把握相应尺寸。它主要由炉体系统，交换系统，循环系统，控制系统等多个系统组成，它最重要的特征在于自身的规格，对此方面以烟熏食品的小车为划分单位，并以烟熏炉的自身生产能力，用作容积进行表示。同时不同公司所生产的烟熏炉会存在不同的特征，在其外部尺寸方面也会有所差异，它会结合实际所需进行合理设计，在类型方面包括常规型、节能型和即热型，不同的类型具有不同的侧重点，同时在食物加工方面也会适用于不同的加工方式，常规型烟熏炉往往功能较为齐全，会应用于多个条件下，尤其是对食物的蒸煮干燥烟熏。对于节能型烟熏炉而言，是尽最大努力减少电机功率，往往用于平摊的食物加工，而对于即热型烟熏炉而言，是适用于大型的食物脱水和烧烤。

另外，对于节能装置的基本功能方面，主要包括以下两点，其一在于对炉内热气的有效回收，在产生相应热量时，它会使其内部产生负压而对空气进行吸收，会实现热量的回收利用，以此作用于炉内食物当中，在内部的循环过程中真正实现了节能。一般情况下，排出的气体带有大量的热量，在进入的气体当中，只有室外再次交换之后会使其炉内气体处于同温情况。因此它的重要功能在于回收放热气的热量提高温度。其二，达到除湿过滤的效果。在实际烟熏过程中，内部的烟气会实现有效循环并带有一定的水分，而在风机的作用下会将此部分水分直接排出，这造成了资源的浪费，节能装置方面可以实现对此类烟气进行除湿过滤后再次进行二次使用对食物进行熏烤。在此过程中运用的技术在于节能装置的接口技术，余热的回收换热技术以及除湿的过滤技术等。通过CFD仿真模拟进行有效研究。可以分别针对不同的计数方法进行分析，并发挥了不同的作用。针对实际尺寸便可以初步判定装置的外形及其构成部分。另外由于节能装置的位置在烟熏炉的顶部，为了更好的生产和安装，大部分箱体设置为多为矩形，在其尺寸方面也符合相应的管道连接要求。我们知道，节能装置之所以进行有效连接，其主要最终保证烟熏机的接口之间相匹配，而内部的结构优化能够实现烟熏机的节能效果，要充分考虑问题的复杂性，并实现分步解决，通过此种方法，可进一步实现对烟熏机节能装置的有效研究和分析。

在计算流体动力学方面进行相应分析，并重点论述常见的几种求解方法。主要包括以下几种：第1种方法为有限差分法，此种方法较为常见，在实际求解过程中，要将一定数量各的网格节点，来取代原本联系的计算域，并在此方面求得相应倒数建立该值为未知数的差分方程组进行有效解答。同时此种方法的局限性在于对于边界条件更为复杂的问题，尤其是双曲线等问题使用方法不够科学。第2种方法为有限元法。此种方法是在变分原理及加权余量法基础之上而获得的一种新的方法。会根据离算的计算域进行相应分割，并保证每个单元选择用于求解的函数，并结合加权余量法和变分的原理，得到相应函数寻得近似值。第3种方法为有限体积法。此种方法得到了广泛的应用，它主要是通过微分方程对每一个体进行积分进行预算得到离散方程组。虽然此种方法相比其他方法求解速度要慢，但在CFD软件中不被经常使用。

计算流体学主要是通过计算机数值方式以及图像显示方式实现时间和空间上的有效计算和分析，得到的一种热量传递物的现象，对此方面进行重点处理，发现其基本原理主要在于将原本以时间和空间为坐标的物理场，用一系列的离散点变化进行代替并建立离散方程，在此条件下进行计算，通过计算机求得代数关系式。应用此种方法能够降低实际成本，达到良好的效果。CFD的主要特点在于它通过计算机对各种数据进行分析，而计算机的模拟计算可以对现有的问题提供良好条件，能够满足工程所需要的数值，同时它也具有一定的局限性，在于不能得到正确的值，只能得到近似的解，因此要结合实际情况针对不同条件应用此种技术，要提前对CF D进行学习和了解，如果在不充分了解的前提下进行使用，其获得的数据不够明确。

三、节能装置余热回收部分的仿真模拟

模拟边界条件的确定要结合烟熏机自身节能装置的功能进行相应分析，为实现对热量的有效回收进行相应模拟，通过数值分析方法，表现出最终的结果。回收部件无论采用何种结构方式，由于进出口都是一样的，因此采用仿真模拟方式，在其边界条件方面也是一样。为了准确的给出仿真模拟这一边界条件，此种实验方法，对进风口和出风口的风速进行了模拟分析，并结合排气口的温度进行控制处理。在此过程中，风口的速度由于受到负压影响，速度不确定，它不直接作用于排气口和新风口，此项数据要通过实验获得。通过相应实验分析节能装置的换热器发挥的重要目的，在于保证新鲜空气进入之前先被废气进行预热，这样能实现废气当中的能量二次利用，减少蒸汽能量的消耗，保证资源的充分利用。通过实验表明，在节能装置余热回收部件方面，其核心在于实现热能的有效转换。针对于烟熏炉而言，主要包括热气通道和空气通道，要结合内部结构进行分析，设立仿真模拟进行实验，查看不同部件发挥的作用，并适当做出相应调整。同时仿真模拟的建立，也要结合当前实际情况进行分析和简化，从而使其仿真模型更具有意义，更能满足当前的实际需求。

四、节能装置换热效率分析

节能装置余热回收部件发挥的重要作用在于实现换热效率的不断提高，要求在有限的范围内改变换热器的类型，达到节能的效果。通过CFD数据模型技术对现有的模型进行分析，能够对速度场、温度场、压力场方面进行合理设计，并通过数据的收集计算出换热效率进行有效对比，选择更加科学合理的设计方案。

第1种为管式换热器模型。此种模型是在流体力学和传热学基础之上而来，通过三维建模软件绘出的一种仿真模拟。为了保证节能装置内部流量与烟熏炉接口流量保持一致，我们以300mm直径进出口作为参考。同时结合企业的自身设计，在其换热管数量方面选用17根，其总流通面积为0.077/平方米。对此方面进行分析处理，要结合节能装置箱体的自身长度进行判断，如果空气只是在换热管道内进行流通，其温度提高较小，这样需要增加管道的长度来保证换热效率的提高，我们可以通过运用u型的管道达到最终的目的。另外为防止烟熏炉加热舱内产生负压吸入，可以在箱体左侧设置回风箱，保持内部空气的流通。按照相关要求建立三维实体模拟之后，要进行相应试验。第2种为板式换热器模型。此种模型最终的目的也是为了余热的回收发挥重要的转热作用。此种节能装置要保证外部结构不改变，同时节能装置当中的常温空气流动、截面总面积发生变化，要比进口截面稍大，同时控制在一定范围内。此种方式是指在经过节能装置后，向外排放的通道中实现两种气体的交错分布热量，从热气管道传出并传至换热板，在由此过程将热量传输到常温空气流通当中，实现气体的加热，然后再直接排出节能装置。此条件下，可以增大热气与壁面的交换时间，达到理想的回热效果。

通过相关调查实验显示，管式换热器其流域的温度分布较为均匀，会使其内部气体流向发生相应改变，保持整个空间内充满气体，同时也降低了流速，有利于实现内部的换热效果。同时板式热换气的热气流通，直接通向于出口，但是在直角位置形成了死角，无法使气体进行有效扩散，并不能涵盖于整个装置内部的各个领域。从此角度而言，管式换热器要比板式换热器更具优势。而通过速度云图进行查看，发现板式换热器的实际流速要高于管式换热器，同时再进出口压力相同的条件下，改变速度大小的重要因素在于流道迷宫式的流道和直通式的流道的不同，对其流速方面产生的差别更为明显。通过CFD的数据仿真，对两种形式的热换器进行数据分析和处理，并通过查看图表的方式更加明显的查看出不同的热换器之间的优势和缺点，在此方面，CFD数据仿真技术发挥了重要作用。

五、节能装置换热器的优化

针对相关数据进行有效分析，及最终的目的在于现有节能装置热换器的进一步优化，来满足当前的实际应用需求。要获取最优的尺寸，实现热能的最大化，从而达到良好的换热效果。要求做到优化现有的数字模型。相对于烟熏炉节能装置管式换热器结构而言，进行优化要保证换热热量的最大化，这是最终的目标，同时要考虑到空气当中换热量的最大，这就对出口管的面积方面进行分析，要进一步扩大。同时管入口进入等流量的气体时，出口管的面积越大，其流速越越小，导致被加热的时间不断延长，也要对此部分位置进行优化，可添加小管径管道方式进行相应处理实现内部的优化。另外还要优化求解方法，在实验过程中要综合多种因素进行分析，采用全面试验的方法，虽然拿达到一定的效果，但同时由于实验规模较大，极容易出现各种误差情况。会进一步增加试验压力，为保证实验方法的高效性，需要结合当前实际，进行优化和调整。对于管式换热器结构优化模型方面也要进行优化处理。可根据实际情况针对变量大管水平以及垂直距离方面作出调整，只有这样，才能满足实验的需求。对于模型求解方面同样需要进行优化，要分析管分部和管换热面积对换热效率产生的影响。要实现有限的装置空间内进一步增加换热面积，达到理想的换热效果。要通过更多的实验获取准确的数据，并采用科学的方式进行计算和分析，综合多种因素针对烟熏炉的节能装置进行优化。要把握关键技术要点，实现技术水平的全面提高来，更好的满足当前实际应用需要。

总结

总之，对烟熏食品行业方面，需要做好烟熏炉的余热回收及节能装置研究工作，并积极运用CFD技术手段进行相应分析，以仿真分析和实验验证方式相结合，对实际节能装置接口技术及余热回收换热技术进行研究。在现有基础上实现此项技术方法的优化和调整，这需要从烟熏炉节能装置的具体概念出发，并积极实现不同方案的仿真模拟，对其内部结构进行分析和优化，通过更多的实验以及运用技术方法进行有效验证，并充分发挥CFD的数值仿真方法的重要作用，保证获取数据的准确性，只有这样，才能进一步完善烟熏炉节能装置的自身功能。

参考文献

[1]沈施佳.基于CFD的烟熏炉节能装置关键技术研究[D].浙江工业大学[2023-06-14].

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[3]吴恩光，刘红，高俊涛，等.基于CFD的烟熏炉风室结构改进[J].轻工机械， 2021， 39（3）：5.DOI：10.3969/j.issn.1005-2895.2021.03.019.