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锂电池极片干燥箱流场特性研究

李徐佳  
【摘要】:锂电池应用广泛,极片是其重要组成部件,涂布后的干燥过程是极片生产的关键工艺,干燥箱是极片干燥的核心设备,干燥箱内的流场特性,尤其是均匀性,对极片干燥效果影响巨大,另外,干燥箱的阻力特性、换热特性是关乎极片干燥能耗的主要因素,本文旨在通过理论分析、数值模拟、实验验证等方法,深入研究干燥箱内部流场特性,以改善干燥箱结构、提高其工作效率、减少干燥弊病。 在充分分析了大量参数场均匀性指标及其计算方法的基础上,提出了适用于干燥箱参数场的均匀性统一指标,依照参数在空间场的分布特性,对干燥箱参数场进行了必要的分类,并藉此提出了对应于各类别参数场的均匀性附加指标。这些指标具有描述准确、意义明确、实用性强等特点,可用来恰当描述干燥箱内关键位置的参数分布特性。 利用SolidWorks软件建立了三种风刀(干燥箱内主要均流元件)的数值模拟计算模型,通过有限体积法并求得其稳态流场,对比分析了三种风刀的阻力特性;以参数场均匀性统一指标及附加指标为评判标准对比分析了三种风刀的均流效果;择取了阻力小、均流能力强的风刀型式用于干燥箱的研究。 分析了风刀阻力与均流效果之间的关系;提出了干燥箱风刀的设计原则,对风刀设计过程中涉及的通道截面特性、均流环节特性、均流环节个数及各均流环节间的连续等问题提出了相应的要求。 利用数值模拟方法,以参数场均匀性统一指标及部分附加指标为依据,找出了典型干燥箱存在的结构问题,对干燥箱结构进行了改进,提出的新的上下排风式干燥箱结构型式具有均匀性较高的流场特性,而且阻力小。 对上下排风式干燥箱,进行了风刀间距、高度等结构参数的研究;综合分析了干燥箱干燥能耗、阻力能耗、场协同性,建立了干燥需风量计算模型,进而提出了一种恰当选择干燥箱进口流量的方法。 根据相似原理,用有机玻璃制作了风刀、干燥箱性能实验模型,确定了实验边界条件;对风刀、干燥箱进行了实验研究,进一步验证了数值模拟、理论研究工作的正确性与合理性。


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