垂直旋转圆盘与松散物料间传热特性的研究

发布时间：2017-08-01 05:26

  本文关键词：垂直旋转圆盘与松散物料间传热特性的研究

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【摘要】：旋转圆盘干燥机作为间接式干燥的一个重要发展方向,以高效节能的特点正在获得迅速地推广和使用,本文开展旋转圆盘与物料间的传热特性研究,对于旋转圆盘干燥机的优化设计及运行具有较大的实际意义。本文依托国家科技重大专项(水专项)---水泥窑干化焚烧污泥技术研究与装备开发(2010ZX07319-002),以旋转圆盘干燥机为模型,通过实验、理论分析及数值模拟研究了垂直旋转圆盘与松散物料间的传热特性。搭建了垂直旋转圆盘与松散物料间传热实验台,以建筑用砂为研究对象,测定了料层温度变化,实验分析了圆盘转速、颗粒粒径、填充率对垂直旋转圆盘与松散物料间传热特性的影响。基于颗粒热传递模型对搅拌混合过程的处理方法,考虑搅拌器和加热圆盘间的固定床层热阻及气膜热阻,建立多孔介质非稳态传热物理模型,分别采用分析解法及数值法求解料层温度分布、垂直旋转圆盘与松散物料间平均传热系数,利用数值解结果提出平均传热系数分析解的简化公式,并由实验数据修正得到平均传热系数半经验公式,半经验公式结果与实验结果最大相对误差为5.6%,适用性及准确性均较高。利用半经验公式分析了垂直旋转圆盘与松散物料间平均传热系数的影响因素,圆盘转速、搅拌器与圆盘的间距、颗粒半径、颗粒导热系数是影响平均传热系数的主要因素,圆盘间距及颗粒物料孔隙率对平均传热系数略有影响,而圆盘壁面材质、厚度对平均传热系数的影响极小。研究表明：平均传热系数与圆盘转速呈指数关系增长,但当转速大于20 rpm时,平均传热系数的增幅大大变缓；工程中,搅拌器与圆盘的间距在0.01 m左右,减少此间距是强化传热的最有效措施：颗粒半径由0.1 mm增至1.1 mm时,平均传热系数降幅为61%,随着颗粒导热系数的增加,平均传热系数几乎成线性增加；与蒸汽作为热介质相比,导热油作为热介质的平均传热系数只有它的52%-70%,热烟气作为热介质的平均传热系数只有它的6%-10%。
【关键词】：旋转圆盘干燥 固定床层热阻 气膜热阻 多孔介质 平均传热系数
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK124
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 主要符号表7-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 研究进展13-17
• 1.2.1 直接加热干燥机传热特性研究13-14
• 1.2.2 间接加热干燥机传热特性研究14-17
• 1.2.3 多孔介质有效导热系数研究17
• 1.3 已有研究不足17-18
• 1.4 研究内容18-19
• 第二章 垂直旋转圆盘与松散物料间传热实验研究19-28
• 2.1 实验系统及装置19-22
• 2.1.1 实验装置19-20
• 2.1.2 实验主要设备及参数20-21
• 2.1.3 实验材料及实验工况21-22
• 2.2 实验方法22-24
• 2.3 实验结果及传热特性影响因素分析24-27
• 2.3.1 圆盘转速24-25
• 2.3.2 颗粒粒径25-26
• 2.3.3 填充率26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 垂直旋转圆盘与松散物料间传热模型28-53
• 3.1 物理模型及数学模型28-35
• 3.1.1 间接传导干燥28-30
• 3.1.2 多孔介质非稳态传热物理模型30-32
• 3.1.3 垂直旋转圆盘与松散物料间传热的数学模型32-35
• 3.2 模型的求解35-46
• 3.2.1 分析解法35-40
• 3.2.2 数值解法40-46
• 3.3 求解结果分析46-50
• 3.3.1 数值解结果46-47
• 3.3.2 分析解简化与数值解的对比47-49
• 3.3.3 垂直旋转圆盘与松散物料间平均传热系数的简化模型方程49-50
• 3.4 拟合方程解与实验结果比较50-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第四章 垂直旋转圆盘与松散物料间平均传热系数影响因素分析53-60
• 4.1 圆盘转速的影响53-54
• 4.2 搅拌器宽度的影响54
• 4.3 固定床层厚度的影响54-55
• 4.4 颗粒物料物性参数的影响55-56
• 4.5 圆盘壁面材质、厚度的影响56
• 4.6 干燥热介质的影响56-58
• 4.7 本章小结58-60
• 第五章 结论与展望60-62
• 5.1 结论60
• 5.2 展望60-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-65
• 攻读硕士期间发表的论文65-66
• 附录66-67

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本文编号：602724