锥形啤酒发酵罐传热机理研究

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掌握啤酒发酵罐中发酵液的温度分布,是啤酒发酵过程控制工艺优化的基础,对啤酒罐的温度控制有非常重要的作用。本文研究了锥形啤酒发酵罐内发酵液的传热机理,采用自行开发程序计算和FLUENT软件计算两种方法对发酵液的速度场、温度场进行模拟,分析了不同时间啤酒罐内液体的流动换热情况,并与实验测得的结果进行了比较。本文的主要研究内容和研究成果如下: 设计并搭建了一套小型啤酒发酵罐冷却系统实验装置,同时建立了相应的参数测量系统及温度测控系统; 在装置上进行科学实验,对冷却过程中啤酒罐夹套的进出口参数以及罐内各测温点的温度进行测量,为啤酒罐传热机理的研究提供充足的数据样本。 分析啤酒发酵罐传热机理,为大空间自然对流传热,在此基础上建立封闭腔内二维非稳态自然对流换热的物理模型,应用Navier—Stocks数学模型,采用控制容积法对方程以及边界条件进行离散化处理,对控制体划分均匀交错网格,运用Visual Fortran自行开发锥形啤酒发酵罐温度分布数值计算程序,对离散方程进行迭代求解。 运用FLUENT软件,划分多重网格,对锥形啤酒发酵罐冷却过程中发酵液的速度场、温度场进行计算,对所得的不同时间的罐内流动及传热的情况进行分析,并结合自行开发的VF程序的结果进行比较。 将VF程序计算值、FLUENT软件计算值和实验测量值进行比较,结果显示,三者具有相同的变化趋势,而且温度值也基本一致。可以得到结论:本文对啤酒发酵罐传热机理的分析与实际情况相符,运用VF程序和FLUENT软件都能对啤酒发酵罐的温度分布进行较为准确的模拟计算,这两种方法都可以为
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