双层振动流化床结构设计及其温度场特性分析

发布时间：2020-09-16 17:22

　　现在工业中被广泛使用的振动流化床烘干机仅仅只有单层箱体分布板,整个干燥的全过程中,待干燥的物料与热空气流只在箱体干燥室内进行了一次的热交换,物料和热空气流的相互传热过程尚不够完全,故往往排出的尾气中还含有大量的热能被浪费,导致热能利用率和干燥效率都不够理想。本课题在了解了振动流化床的发展现状后,拟设计一种在有效提高热能利用率和干燥效率的同时保证可靠性和操作性的新型双层振动流化床,并利用FLUENT数值模拟仿真技术对这种双层振动流化床进行温度场研究。具体研究成果为:(1)对双层振动流化床进行总体结构的设计,确定了双层振动流化床的基本设计标准为1400mm×360mm的床面,从而确定上下层床的箱体结构,包括床体、分布板、进出料装置等结构,对双层振动床添加了转料装置和上下层床间软连接部分,计算支承弹簧系统的刚度为531.16N/mm和激振力为6615N,最后确定机架结构。然后应用ANSYS软件对双层振动流化床的床体做模态分析,得到了床体的前十阶模态阵型以及固有频率。结果表明双层振动流化床的工作频率16Hz与最接近的固有频率23.126Hz相差了 64%,振动流化床工作频率能够避开它的固有频率,所以振动流化床床体的设计能满足工作的要求。(2)对双层振动流化床的流化参数进行计算,并对其操作气速方程提出修正。(3)基于ANSYS FLUENT软件做简化前处理。模拟时选用层流模型,混合模型,能量方程,组分运输模型,动网格模型。(4)用FLUENT进行数值模拟计算,模拟出气固两相温度场。用温度场来描述干燥效果的优劣,与传统的单层振动流化床进行对比说明,由两种类型温度场比较其干燥的效果,并做能耗分析,结果说明双层振动流化床的热能利用率比单层的高了 l 6.4%。
【学位单位】：武汉轻工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH69
【部分图文】：

振动流化床,振动电机,分布板,整体结构

动床体采用独立的振动源，这样物料在上层床和下层床的干燥可以独立的控制。逡逑２．１新型双层振动流化床的基本结构和工作原理逡逑双层振动流化床的基本结构如图２．１所示，主要由上床体，下床体，分布逡逑板，进出料装置，转料装置，振动电机，机架装置，软连接部分，隔振装置等部逡逑分组成。相比于传统的振动流化床，双层振动流化床多了一层床体和分布板，以逡逑及与其相搭配的一对振动电机，详细结构见图２．邋３。在实际工况中，配合风机，逡逑换热器，吸风罩、风管等结构一起工作，整体结构如图２．邋２所示。逡逑灄逡逑图２．１基本结构图逦图２．邋２整体结构图逡逑工作原理如图２．邋４所示：两对振动电机独立的运动，分别带动上下床体的逡逑振动，待烘干物料由进料口进入床体后，落在上层分布板上，在床体的振动作用逡逑下，在分布板上前行，先通过上层床体分布板，然后在由转料装置的作用下，进逡逑入下层床体

结构图,分布板,振动电机,运动图

１进料装置；２分布板：３上床体箱体；４隔振弹簧；５下床体箱体；６出料装置：逡逑７出气筒：８软连接遮风布；９转料装置；１０振动电机；１］观察窗：１２机架逡逑图２．邋３双层振动流化床结构图逡逑热风先与下层床体分布板上的物料接触，千燥下层物料，但是温度还较高，逡逑再与上床体分布板上的物料接触，带走部分水分，最后再排出。与传统振动流化逡逑床相比，热风与物料多了一次接触，热风的热能得到了更大的利用，干燥效率也逡逑得到了提高。逡逑Ｈ邋丨．＾邋ｒ．邋’逡逑ｉ邋ｔ邋ｌ逡逑ｙ逦Ｖ邋＾；？0Ｖ：邋■逡逑逦逦邋布风板逡逑逦逦ｔｉｊ．．：逦Ｌｚ’＂逡逑味体逡逑逦邋ｆ逦逦逡逑一一逦Ｔｍｌ逡逑—逦逦邋ｚ逡逑１逡逑构料出：；逡逑ｉ邋ｉ邋ｉ逡逑７７７７７７＾＂逦＂７７７／７７＂逡逑图２．邋４工作原理简图逡逑８逡逑

分布板,结构图,振动电机,倾角

邋ＺＳ逡逑－／＂．逦？邋／邋？邋／．逦，／邋／邋／．逦＇／／／．逡逑图２．邋５振动电机运动图逡逑２．３．２分布板倾角逡逑分布板倾角是影响物料在床面上的运行速度的因素之一［２７］。振动面上物料逡逑运动速度可以通过调整振动方向和振幅很方便实现，不需要靠倾角：而且分布板逡逑倾角增大，会使整个床体加高，在双层振动流化床高度已经高于传统床体的基础逡逑上，取分布板倾角ａ邋＝０°。逡逑２．３．３振幅逡逑参考大多数工业振动流化床干燥器操作中，振幅一般设计为１邋一邋１０ｍｍ，如逡逑果振幅设定的过大则需要功率较大的振动电机，并且会导致电机启动力矩较大，逡逑对设备强度要求高。本文考虑到具体的工作环境和条件，取振幅ｒ为３ｍｍ。逡逑２．３．４振动频率逡逑振动频率是指振动电机单位时间内振动的弧度数，由振动电机的转速计算得逡逑来

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