生物质振荡干燥过程分析与实验研究

发布时间：2017-06-12 03:01

  本文关键词：生物质振荡干燥过程分析与实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：作为一种清洁的可再生能源,生物质能在整个能源利用体系中发挥的重要作用已经引起了世界各国的关注,然而生物质干燥是生物质能利用之前的一个必须环节,是一个较为复杂的热质耦合传递过程,并伴随着内部湿分相变的发生,不同的干燥工艺将会导致不同的干燥速率、干燥能耗与干燥产品品质,振荡干燥相较于一般干燥具有高效、节能潜力,本文对生物质干振荡干燥过程分别进行了数值模拟与实验研究。首先,针对单颗粒土豆,建立了描述干燥过程中土豆颗粒内部热质传递的数学模型,并编制Fortran程序求解该模型,得到干燥过程的数值解。根据计算所得土豆颗粒温湿度沿径向的分布结果分析了振荡干燥过程的机理,并计算发现：土豆颗粒高低温振荡周期取一特定值时,整个干燥过程速率最大,并且节能；振荡振幅越大,在低温段能耗费低能耗达到较好的脱湿效果,但不宜过大；高低温通断比取值存在最佳值。然后,设计搭建了能够对干燥介质含湿量、流速、高低温进风温度、通断比等操作条件实现高精度控制的生物质振荡干燥试验系统。最后,运用所搭建的干燥试验系统,验证了所建土豆干燥模型合理性,并通过在相同条件下对稻壳分别进行恒温干燥与振荡干燥,得到振荡干燥具有高效、节能优点。在此基础上,综合考虑干燥速率与干燥能耗,稻壳单因素振荡干燥实验结果表明：干燥介质流速和含湿量对干燥初期影响较为明显,后期几乎没有影响；振荡高温度段进风温度选取时应尽量高,低温段则不宜过高也不宜过低,高出环境温度10～15℃最佳,高低温通断比设置应大于1,具体最优值需综合考虑再取定。另外可得,物料外部条件控制段,恒高温干燥占优；内部阻力控制段,振荡干燥占优,能够耗费低能耗达到更大的干燥速率与更深入的干燥效果。本文数值计算结果与实验结果均可为干燥装置设计时的参数设定提供相关参考。
【关键词】：振荡干燥 热质传递 干燥速率 干燥能耗
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK6;TB4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 注释表13-14
• 1 绪论14-23
• 1.1 研究背景及意义14-15
• 1.2 干燥过程及基本原理15-17
• 1.3 国内外研究现状17-22
• 1.3.1 干燥过程传热传质理论分析17-19
• 1.3.2 干燥过程传热传质数值模拟19-20
• 1.3.3 干燥特性试验研究20-21
• 1.3.4 振荡干燥综述21-22
• 1.4 本文的主要研究内容22-23
• 2 生物质振荡干燥过程数值模拟23-40
• 2.1 非平衡热力学简介23
• 2.2 物料内部热湿迁移唯象方程组23-24
• 2.3 物料内部热质传递数学模型24-26
• 2.3.1 能量守恒方程24-25
• 2.3.2 质量守恒方程25-26
• 2.4 干燥模型的数值计算26-31
• 2.4.1 传热传质控制方程26
• 2.4.2 初始和边界条件26-27
• 2.4.3 相关系数的确定27-28
• 2.4.4 控制方程的离散28-29
• 2.4.5 边界条件的处理29-30
• 2.4.6 模型的求解方法30-31
• 2.5 干燥模型的计算结果分析31-39
• 2.5.1 振荡干燥过程的温湿度分布计算结果31-33
• 2.5.2 各参数对振荡干燥过程影响计算33-39
• 2.5.2.1 温度振荡周期对干燥过程的影响33-35
• 2.5.2.2 温度振荡振幅对干燥过程的影响35-37
• 2.5.2.3 温度振荡通断比对干燥过程的影响37-39
• 2.6 本章小结39-40
• 3 生物质振荡干燥试验系统设计40-52
• 3.1 干燥试验系统设计40
• 3.2 干燥试验系统流程40-41
• 3.3 生物质振荡干燥试验系统设计41-49
• 3.3.1 定湿度空气发生系统41-43
• 3.3.2 空气加热系统43-46
• 3.3.3 干燥本体46-47
• 3.3.4 试验系统其他部分47-49
• 3.4 生物质干燥试验步骤49-50
• 3.5 生物质干燥系统组成50-51
• 3.6 本章小结51-52
• 4 生物质振荡干燥试验研究52-69
• 4.1 试验准备52-55
• 4.1.1 试验生物质物料选择52
• 4.1.2 试验材料预处理52-53
• 4.1.3 实验数据处理53-55
• 4.2 试验结果与分析55-67
• 4.2.1 土豆模拟结果与实验结果对比分析55-56
• 4.2.2 不同温度操作条件下的稻壳干燥特性56-58
• 4.2.3 单因素对稻壳振荡干燥的影响58-67
• 4.2.3.1 不同初始含水率对振荡干燥的影响58-59
• 4.2.3.2 不同干燥介质流速对振荡干燥的影响59-60
• 4.2.3.3 不同干燥介质含湿量对振荡干燥的影响60-62
• 4.2.3.4 不同高温对振荡干燥的影响62-63
• 4.2.3.5 不同低温对振荡干燥的影响63-65
• 4.2.3.6 不同高低温通断比对振荡干燥的影响65-67
• 4.3 本章小结67-69
• 5 总结与展望69-71
• 5.1 全文总结69-70
• 5.2 工作展望70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 袁筱凤;湿空气焓值的计算[J];湖北化工;1998年04期

2 郑娆，顾芳珍;干燥过程模型化[J];化学工业与工程;1996年01期

3 李喜陆;于峰哲;温海江;;水分在线测量仪器在谷物干燥过程中的应用[J];农机化研究;2006年05期

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本文编号：443039