双轴桨叶式干燥机传热传质数值模拟研究

发布时间：2017-05-03 12:05

  本文关键词：双轴桨叶式干燥机传热传质数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：双轴桨叶式干燥机具有结构紧凑,占地面积小,单位容积传热面积大等优点,目前在冶金、化工、食品加工等领域得到广泛应用。然而作为一种间接式加热干燥机其传热传质机理非常复杂,干燥机的设计参数主要凭经验选取,且操作参数主要依赖经验和反复实验来确定。目前缺乏能够有效指导实践的理论体系,导致干燥机的干燥效果很不理想,甚至难以满足干燥要求。因此,双轴桨叶式干燥机的传热传质机理和操作参数对干燥质量的影响是值得进一步深入研究的课题。由于影响双轴桨叶式干燥机传热传质的因素很多,诸多因素往往需要开展大量试验分析,甚至部分因素即使建立试验系统也无法有效开展研究。为了节省大量实验研究所需投入的人力、物力和成本。为此,本文以直铅硫尾矿为干燥对象,运用传热学和流体力学的相关理论,围绕双轴桨叶式干燥机的传热传质机理进行深入分析研究。内容包括建立CFD模型,基于FLUENT对双桨叶式干燥机筒体内的传热传质进行数值模拟,探究干燥机内载湿气体流动规律和硫尾矿物料的运动规律,揭示气固两相在干燥机内流场和温度场,以及不同桨叶轴转速和不同蒸汽温度对出料口物料含水率的影响规律。具体研究工作如下:1)直铅硫尾矿双轴桨叶式干燥机干燥过程理论分析。基于移动加热板的颗粒热传递模型,对直铅硫尾矿在双轴桨叶式干燥机内干燥过程传热传质进行了理论分析,为后续干燥机内传热传质的数值模拟奠定基础。2)双轴桨叶式干燥机内的气相单相流场、温度场及单个桨叶内流场的数值模拟。运用UG8.0软件建立了双轴桨叶式干燥机的三维实体模型,从传热传质机理分析出发,建立了双轴桨叶式干燥机的CFD模型,利用FLUENT对干燥机内的气相单相流场、温度场及单个桨叶内流场进行数值模拟。3)双轴桨叶式干燥机内气固两相流的数值模拟。基于步骤2)建立的CFD模型,利用FLUENT对双轴桨叶式干燥机内气固两相流进行数值模拟,以揭示不同桨叶轴转速和不同蒸汽温度对出料口物料含水率的影响规律。综上,本文的研究为双轴桨叶式干燥机的结构优化、操作参数合理选取和干燥品质提升提供了科学依据。
【关键词】：桨叶式干燥机 传热传质 两相流 数值模拟
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB4;TK124
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 主要符号说明表9-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状分析11-17
• 1.2.1 桨叶式干燥机概述11-13
• 1.2.2 桨叶式干燥机的数学模型研究13
• 1.2.3 桨叶式干燥机的实验研究13-14
• 1.2.4 干燥过程的数值模拟研究14-17
• 1.2.5 目前存在的主要问题17
• 1.3 研究目标和主要内容17-19
• 1.3.1 研究目标17
• 1.3.2 研究内容17-19
• 第2章 双轴桨叶式干燥机的传热传质理论19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 桨叶干燥过程传热传质分析19-26
• 2.2.1 间接加热干燥过程分析19-21
• 2.2.2 数学模型21-22
• 2.2.3 传热系数计算模型22-25
• 2.2.4 物料湿度和温度分布计算模型25-26
• 2.3 传热学基础理论26-28
• 2.3.1 传热基本方式26-27
• 2.3.2 稳态传热和瞬态传热27-28
• 2.4 小结28-29
• 第3章 双轴桨叶式干燥机内气相的数值模拟29-47
• 3.1 引言29
• 3.2 CFD技术简介29-31
• 3.2.1 CFD求解问题过程29-30
• 3.2.2 FLUENT简介30-31
• 3.3 CFD模型的建立31-34
• 3.3.1 双轴桨叶式干燥机三维建模31-32
• 3.3.2 双轴桨叶式干燥机CFD模型32-33
• 3.3.3 数学模型33-34
• 3.4 气相的数值模拟34-36
• 3.4.1 气相的简化34-35
• 3.4.2 边界条件和初始条件35-36
• 3.4.3 求解的设定36
• 3.5 计算结果分析与讨论36-43
• 3.5.1 气相速度场分析36-39
• 3.5.2 气相温度场分析39-40
• 3.5.3 气相压力场分析40-43
• 3.6 单个桨叶内气相的数值模拟43-46
• 3.6.1 桨叶的CFD模型44
• 3.6.2 计算结果分析与讨论44-46
• 3.7 小结46-47
• 第4章 双轴桨叶式干燥机气固两相流的数值模拟47-59
• 4.1 引言47
• 4.2 数值模拟分析思路与前期工作47-48
• 4.2.1 分析思路47-48
• 4.2.2 物料物性参数48
• 4.3 双流体的数值模拟48-49
• 4.3.1 边界条件48-49
• 4.3.2 求解的设定49
• 4.4 计算结果分析与讨论49-58
• 4.4.1 速度场分析49-53
• 4.4.2 温度场分析53-55
• 4.4.3 含水率分析55-58
• 4.5 小结58-59
• 结论与展望59-60
• 参考文献60-63
• 致谢63-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果64

【参考文献】

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1 欧阳斌;3000Kg/h桨叶干燥机结构及传动系统设计[D];华南理工大学;2012年

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本文编号：342965