木材干燥烘房是木制品加工的主要设备,在中国80%的木材采用常规烘房进行干燥[1],因此有效的提高木材干燥烘房的干燥效率是既环保又能增加产品附加值的方法。实际生产中烘房内热空气流的温度场、速度场的均匀性是评价木材干燥烘房和确保木材干燥质量的重要指标。本文通过研究分析常规木材干燥烘房内单循环气流导致木材堆垛前后两侧干燥不均匀,干燥周期长、能耗高等问题,并对常规木材干燥烘房进行优化设计。首先,设计连杆齿轮组合机构和风机自动回转角度无级调节机构实现多台风机的自动同步回转,使烘房内热空气流正反向循环,以解决常规木材干燥烘房内木材堆垛前后两侧干燥不均匀问题;第二,在烘房顶部前后侧设置圆弧导流板,使风机送出的空气流由水平方向经圆弧导流板90°平滑转向、均匀分布至烘房前侧或后侧的垂直风道,避免了空气流的挤压、卷吸和涡流等能量损失;第三,设计烘房的自动控制装置,控制风机同步回转装置间隔2~4小时回转一次,完成烘房内正反向气流的均匀送风要求;第四,采用Pro-E软件进行烘房的三维建模,并用SC/Tetra软件完成烘房在不同工况下气流循环均匀程度的数值模拟计算,以及对烘房内单循环气流和正反向循环气流的均匀性进行分析比较,验证优化后烘房内热空气流正反向循环能使木材堆垛两侧干燥均匀,且干燥周期缩短、木材干燥质量提高;第五,通过现场环境下实验测试点的布置记录,整理分析实验数据与仿真数据进行对比,验证数值模拟计算的结果。本文的研究结果表明:1、使用连杆齿轮组合机构能够有效的实现烘房内多台风机同步回转的一致性和准确率,提高传动的精确性,确保多台风机正反转动同时到位,提高循环气流的均匀性,提高干燥效率,缩短干燥周期,降低干燥成本,提高产品的附加值,同时能够节约能耗。2、使用风机自动回转角度无级调节机构,该机构由滑槽杆扳动旋转,受力情况大为改善,机构传递平稳、灵活轻巧,工作效率提高。通过调节液压油缸在导轨上的位置便可轻松实现和控制安装在矩形框架上多台轴流风机正反向180°前后旋转的速度和角度。3、通过对比常规木材干燥烘房、设置导流板的气流优化烘房、风机同步回转气流优化烘房在相同的边界条件下的仿真结果可知,常规木材干燥烘房的气流速度均匀性效果最差,整个烘房内的气流速度的平均值最低为1.22,均方差最大为0.23;设置导流板的气流优化烘房,气流速度平均值提高为1.34,均方差为0.18,因圆弧导流板在转角处将送风气流分割成两股射流有效的改善了木材堆垛从上至下送风速度的均匀性,风机送出的水平气流经90°转入垂直风道的紊乱程度得到了明显改善;风机同步回转气流优化烘房内的气流速度的平均值为1.47,均方差为0.14,整个烘房木材间隙间气道内气流速度更大,气流速度场的均匀性显著提高,同时各监测点之间速度无明显突变。4、使用圆弧导流板,由风机送出的热空气流经烘房顶部一侧的圆弧导流板90°平滑转向进入垂直风道,圆弧导流板在转角处将送风气流分割成两股射流,一股射流分配至木材堆垛的上方,另一股射流分配至木材堆垛下方。通过圆弧导流板对风机送出的水平气流进入垂直风道的分配和引导,使木材堆垛从上至下送风速度的均匀性明显提高,其中木材堆垛上方1-4层气流速度的均匀性改善最为明显。圆弧导流板的安装有效的解决同一烘房内因上下木材干燥效果差异大而引起干燥不均匀,导致干燥周期延长的问题,提高了烘房干燥效率。5、40M3常规木材干燥烘房一般使用三台8号风机,风机叶轮可正反向旋转,每台风机配2.2-3kW电机,耗电量高;在保证干燥工艺要求的前提下,风机同步回转气流优化烘房由于采用了风机同步回转装置,所以可使用三台6号风机,风机叶轮单循环旋转,每台风机配1.1kW电机的高效风机,则每个烘房每月能节省用电约2000度以上,一年能节省费用2万元左右,这是非常直接的经济效益,同时因热空气流均匀性的提高,使木材干燥质量提高,且干燥时间缩短,这方面也有可观经济效益。