水冷螺旋输送机内颗粒流动与传热特性研究

发布时间：2017-08-14 11:32

  本文关键词：水冷螺旋输送机内颗粒流动与传热特性研究

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【摘要】：兰炭是煤炭的深加工产品,主要由神府地区的盛产的优质侏罗精煤烧制而成。目前,大多数企业在利用中低温干馏方炉生产兰炭时,普遍采用水熄的方式对排出干馏炉的高温兰炭进行熄灭冷却,不仅浪费了大量的水资源,额外耗费了大量能源,增加了兰炭的生产成本,排出干馏炉的兰炭显热全部浪费,同时也造成了环境污染。兰炭余热回收系统特别适用于高温兰炭颗粒的输送和冷却,利用干熄的方法对高温兰炭颗粒进行熄灭和余热回收利用。这对节能减排降耗和能源可持续性发展具有重要意义。水冷螺旋输送机为兰炭余热回收系统的主要组成部分。本文利用离散单元法模拟研究了水冷螺旋输送机在输送过程中,其内部颗粒的流动特性,分析了螺旋输送机运行参数、结构参数和颗粒物性参数对颗粒流动特性的影响。研究了水冷螺旋输送机内部高温固体颗粒沿输送机轴向和径向的传热特性以及转速和填充率对颗粒传热特性的影响。得到如下结论:(1)水冷螺旋输送机输送颗粒时,其进料斗有效入料区域较集中。满填充状态时,颗粒的运动速度沿轴向分布均匀,最大速度差异为0.0026m/s,沿输送机径向分布波动较大,最小速度差异为0.007m/s;随填充率的增加,颗粒的轴向运动减弱,当填充率由60%增加至80%时,轴向速度由0.028m/s减至0.023m/s,随螺距的增加,颗粒的轴向运动增强,当螺距由100mm增至300mm时,轴向速度由0.003m/s增至0.0351m/s。(2)单组元颗粒时,颗粒混合均匀所需时间随着转速的增加而减少,当转速由3r/min增至20r/min时,时间由200s减至36s,填充率低于80%时不利于颗粒的混合,小螺距有利于颗粒的混合运动,螺距为100mm时的混合指数比螺距为300mm时的混合指数高0.03;二组元颗粒时,满填充有利于颗粒的混合,粒径差异越小颗粒的混合均匀度越佳,当粒径比由3.0降至1.0时,混合指数由0.197增至0.488。(3)水冷螺旋输送机的热回收效率随着转速的升高而降低且降低速率逐渐减缓,转速由3r/min增加到10r/min时,热回收效率由72.1%降为44.9%;转速由10r/min增加到20r/min时,热回收效率效率由44.9%降为31.4%。热回收效率随着填充率的增加而升高且升高速率逐渐增大,当填充率为60%-80%范围时,热回收效率变化不大;当填充率由80%增加到90%时,热回收效率由62.5%升高至66.7%;当填充率由90%增加到100%时,热回收效率由66.7%升高至72.1%。
【关键词】：兰炭 水冷螺旋输送机 离散单元法 流动特性 传热特性
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH224
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 课题研究的背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 螺旋输送机的研究12-14
• 1.2.2 颗粒流动和传热研究14-16
• 1.3 本文研究的主要内容16-18
• 第二章 实验系统与实验内容18-26
• 2.1 水冷螺旋输送机介绍18-19
• 2.2 实验系统19-23
• 2.2.1 驱动装置21
• 2.2.2 联轴器21
• 2.2.3 螺旋体21
• 2.2.4 轴承21-22
• 2.2.5 壳体与料斗22-23
• 2.3 测量系统23-24
• 2.4 实验内容24-25
• 2.4.1 进料斗内颗粒的流动实验24
• 2.4.2 机体内颗粒的分布实验24-25
• 2.4.3 颗粒的运动轨迹实验25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 计算模型的建立与验证26-38
• 3.1 DEM数学模型描述26-27
• 3.1.1 接触模型26-27
• 3.1.2 颗粒运动模型27
• 3.2 计算模型的建立27-29
• 3.3 计算模型的验证29-37
• 3.3.1 进料斗内颗粒下料规律的验证29-32
• 3.3.2 输送过程中颗粒在输送机内的分布状态验证32-34
• 3.3.3 输送过程中颗粒在输送机内运动轨迹的验证34-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 螺旋输送机内颗粒流动特性分析38-48
• 4.1 料斗内颗粒流动情况38-39
• 4.2 输送初期颗粒于输送机内部的分布39-43
• 4.2.1 颗粒的轴向分布39-41
• 4.2.2 颗粒的径向分布41-43
• 4.3 输送机内颗粒运动速度分析43-45
• 4.4 输送过程中的颗粒混合过程45-46
• 4.5 本章小结46-48
• 第五章 各参数对输送机内颗粒运动速度和混合的影响48-64
• 5.1 运行参数对流动特性的影响48-53
• 5.1.1 螺旋转速对流动特性的影响48-50
• 5.1.1.1 螺旋转速对颗粒运动速度的影响48-49
• 5.1.1.2 螺旋转速对颗粒混合程度的影响49-50
• 5.1.2 填充率对流动特性的影响50-53
• 5.1.2.1 填充率对颗粒运动速度影响50-51
• 5.1.2.2 填充率对颗粒混合程度的影响51-53
• 5.2 结构参数对流动特性的影响53-57
• 5.2.1 螺距对流动特性的影响53-55
• 5.2.1.1 螺距对颗粒运动速度的影响53-54
• 5.2.1.2 螺距对颗粒混合程度的影响54-55
• 5.2.2 轴径与壳径之比对流动特性的影响55-57
• 5.2.2.1 轴径与管径之比对颗粒运动速度的影响55-56
• 5.2.2.2 轴径与管径之比对颗粒混合程度的影响56-57
• 5.3 单组元以及二组元颗粒的混合特性57-62
• 5.3.1 粒径对混合特性的影响58-59
• 5.3.2 转速对二组元颗粒混合程度的影响59-60
• 5.3.3 填充率对二组元颗粒混合程度的影响60-61
• 5.3.4 粒径比对二组元颗粒混合程度的影响61-62
• 5.4 本章小结62-64
• 第六章 水冷螺旋输送机内颗粒的传热特性64-70
• 6.1 传热模型描述64-65
• 6.2 颗粒的轴向传热65-67
• 6.2.1 不同螺旋转速的轴向传热65-66
• 6.2.2 不同填充率的轴向传热66-67
• 6.3 颗粒的径向传热67-68
• 6.4 本章小结68-70
• 第七章 结论与展望70-73
• 7.1 全文总结70-72
• 7.2 展望72-73
• 参考文献73-77
• 在读期间公开发表的论文77-78
• 致谢78

【参考文献】

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本文编号：672445