MVR空心桨叶干燥污泥的动力学研究和系统性能分析

发布时间：2019-08-12 20:09

【摘要】：机械蒸汽再压缩(Mechanical Vapor Recompres sion,简称MVR)热泵系统采用机械式蒸汽压缩机将系统产生的二次蒸汽压缩,提高其压力、温度后返回系统作为加热热源使用,可完全回收蒸汽的潜热,节能效果显著。该技术已广泛应用于溶液的蒸发作业,但在干燥领域鲜见成功应用的报道。空心桨叶干燥机以低压蒸汽、热水或导热油为热源,通过桨叶、搅拌轴和壁面将热量传递给物料,是典型的传导式干燥设备。由于从物料中脱出的湿分(蒸汽)不含或仅含少量不凝性气体,可利用MVR技术,将其压缩升温后用作该干燥过程的热源。此举可大幅降低干燥过程的能耗,有广阔的应用前景。本文选用JY-003型空心桨叶干燥机、Legend5H罗茨压缩机和其它辅助设备,设计制作了取样装置,建立了MVR空心桨叶干燥实验装置。在该装置上,以生活污泥为研究对象,实验研究了空心桨叶干燥污泥的动力学,以及干燥压力、压缩比、空心桨叶干燥机主轴转速对MVR空心桨叶干燥污泥的COP(性能系数)和SMER(单位能耗除湿量)的影响规律。将相同质量的污泥(120±0.1)kg,在干燥压力为85kPa～90kPa,压缩机出口蒸汽温度为95℃～115℃的条件下,通过测定污泥含水率、温度随时间的变化数据,得到干燥速率随含水率的变化曲线,得到蒸汽温度由95℃升高至115℃,临界湿含量从0.22增加到0.34。引入五种常用的污泥干燥模型,利用origin软件对实验数据进行分段拟合,得到污泥在加速、恒速和降速干燥阶段的干燥方程分别为：MR=exp[-(2.78×10-4T-0.01896)t1.596](加速干燥阶段)MR=0.894 (0.98×10-4T 4.54×10-3)t(恒速干燥阶段)MR=exp[-(2.26×10-4T-0.01365)t1.984](降速干燥阶段)对该干燥模型进行验证,计算得到加速、恒速、降速干燥阶段污泥湿含量与实验值的平均相对误差分别为1.67%、2.68%、9.07%,并将实验所得干燥曲线和干燥速率曲线与模型计算值进行比较,可以看出分段处理能较好地描述污泥干燥规律。通过改变干燥压力、压缩比、空心桨叶干燥机主轴转速,对MVR空心桨叶干燥系统间歇干燥污泥进行了性能分析。结果表明：在实验条件范围内,降低干燥压力、压缩比在1.4～1.8、空心桨叶干燥机主轴转速在11.4r/min～13.6 r/min范围内工作,其COP为3.8～5.7,SMER为5.4～8.5,运行效率较高。该结果对MVR空心桨叶连续干燥污泥也有指导意义。按以下条件分别模拟计算了传统空心桨叶干燥系统和MVR空心桨叶干燥系统连续干燥污泥：进料速率120 kg/h,进料温度20℃,主轴转速13.6 r/min,污泥含水率(湿基)从60%降到20%,忽略不凝性气体。通过对比分析得到：传统空心桨叶干燥污泥的SMER为1.lkg/(kW.h),(?)效率η为0.60,MVR空心桨叶干燥污泥的SMER为7.8kg/(kW.h),(?)效率η为0.73。MVR空心桨叶干燥污泥的SMER为传统空心桨叶干燥污泥的7.09倍,(?)效率η为传统空心桨叶干燥污泥的1.22倍,节能效果显著,能量的有效利用率高。由以上节能效果分析可知,与传统空心桨叶干燥系统相比,使用MVR干燥系统对污泥进行干燥具有很高的工程应用价值,该技术在干燥领域将会被广泛应用。模拟计算得到不同参数对MVR空心桨叶干燥系统性能的影响规律：压缩比一定时,干燥压力越大,所需补充的蒸汽量也越大,COP和SMER值均下降；一定的干燥压力下,SMER、COP与(?)效率η随压缩比的增大而减小,补充蒸汽量随压缩比的增大而增大；干燥压力和压缩比不变时,随着进料湿含率的增大,SMER和(?)效率η增大,COP基本不变。当干燥压力、压缩比一定时,不凝性气体在0～0.10范围内,随着不凝性气体含率的升高,SMER下降,COP先略上升后下降,但总体幅度不大。
【图文】：

热泵,开式,乏气

图 1-1 开式热泵Fig.1-1 Open heat pump图 1-2 部分乏气式热泵Fig.1-2 Partial exhaust gas heat pump

热泵,乏气,硕士学位论文,开式

部分乏气式热泵
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.892

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