内置螺旋挡板流化床颗粒停留时间分布及干燥特性研究

发布时间：2020-05-16 03:53

【摘要】：流化床在诸多工业生产过程中有着广泛的应用。对工程中使用的流化床干燥器与反应器来说,颗粒在其内的停留时间是一个重要参数。颗粒停留时间分布的均匀性直接影响着流化床反应器中的反应程度及生成物品质,也影响着流化床干燥器中干燥的均匀程度及产品的质量。在流化床筒体内设置内构件可改善颗粒运动状况、有效抑制颗粒返混,故研究内构件流化床内颗粒的停留时间分布具有重要意义。本文在一种内置螺旋挡板流化床内,研究均匀颗粒及轻质大颗粒的停留时间分布,并进一步探讨内置螺旋挡板流化床用于干燥过程时的干燥特性,为此种流化床的系列化设计及工业化应用提供实验依据。在内置螺旋挡板的冷态鼓泡流化床实验台上,采用脉冲示踪法,通过大量重复实验研究均匀颗粒停留时间分布规律。研究结果表明:螺旋挡板对均匀颗粒停留时间分布有着重大影响,流化床内设置螺旋挡板后,颗粒平均停留时间减小、无量纲方差显著减小,颗粒流动趋向于平推流。加料速率约增大为原来的2倍时,停留时间约减小为原来的50%,颗粒停留时间分布的无量纲方差也减小。床料高度增加,颗粒平均停留时间、无量纲方差均增大,颗粒运动向全混流靠近。随着颗粒粒径的增大,颗粒在流化床内的停留时间变长,但粒径对颗粒停留时间分布的离散程度影响不大。研究风速范围内,随流化风速增大,颗粒的平均停留时间变长,停留时间概率密度分布曲线拖尾明显,无量纲方差增大,颗粒流动状态远离平推流。为研究轻质大颗粒在内置螺旋挡板流化床内停留时间分布的特性,分别以小米和芝麻颗粒为示踪颗粒,研究不同轻质大颗粒在不同流化风速下的停留时间分布规律,并探讨螺旋挡板内构件对大颗粒停留时间分布的影响。结果表明:流化床内设置螺旋挡板后,两种轻质大颗粒90%概率到达卸料口所用最小时间比无螺旋挡板时缩短约50%,螺旋挡板的存在抑制了大颗粒的返混,使其运动更趋向于平推流。尺寸较大、密度较小、薄片状的芝麻颗粒较尺寸较小、密度较大、近球形的小米颗粒的平均停留时间更长、无量纲方差更大、在流化床内的运动更复杂、返混更明显。随着流化风速的增大,两种轻质大颗粒的停留时间都逐渐增大;在流化风速由0.28m/s增加到0.32m/s时,两种轻质大颗粒的无量纲方差均增大了近1倍,但当流化风速继续增大到0.39m/s时,无量纲方差的变化不明显。通过在上述冷态实验台上加入电加热器、并布置相应的温湿度测点,构成内置螺旋挡板流化床干燥特性研究实验台。在充分分析了该流化床干燥器内的传热传质过程后,简单介绍了此种连续干燥流化床内的干燥模型,并根据质量守恒与能量守恒定律,通过实验测定流化空气进出床层的含湿量差及温差来反应流化床的干燥特性。研究表明:颗粒沿螺旋通道向卸料口运动的过程中,干燥速率逐渐减小,干燥消耗的能量也逐渐减小。流化风入口温度越高,在前半段螺旋通道内,干燥速率越大,后半段螺旋通道内,干燥速率越小;随流化风入口温度升高,空气的进出口温差增大,干燥消耗的能量增加。在实验流化风速范围内,增加流化风速对干燥速率的影响不大。颗粒的初始含湿量越高,干燥速率越高,干燥消耗的能量越多。
【图文】：

玻璃微珠,干燥特性,现场图,湿含量

频器８电动机９螺旋加料器１０流化床床体１１邋Ｕ型管压力计１２卸料系统１３除尘布袋１４电逡逑脑Ｔ－热电偶Ｔ，邋Ｗ－温湿度变送器逡逑图２－１实验系统图逡逑Ｚ１邋＇邋＞邋ｙｍｍｇｉ邋逦一．—．ｆ逡逑ｉ邋ｉ}0？媭＾逦：逡逑＇W逦逡逑图２－２实验现场图逡逑２．１．２颗粒干燥特性实验逡逑实验发现通过加水的方法来增大玻璃微珠的湿含量，即使加很少量的水（玻璃微珠逡逑１０逡逑

流化床,绞龙,螺旋加料器

：ｋ逦擠…逦＾逦９逡逑图２－４装有螺旋挡板及导向风帽的布风板实物图逦图２－５风帽详图逡逑２．螺旋加料器逡逑螺旋加料器主要由绞龙、绞龙套管、料斗、填料套管和填料压板组成，按图２－６设逡逑计安装。螺旋加料器的材料采用３０４不锈钢，法兰与各管件之间通过焊接方式连接，不逡逑同部分之间通过法兰进行连接。绞龙由一根３０４不锈钢棒加工而成，总长４３０邋ｍｍ，螺逡逑旋直径１６邋ｍｍ，螺距１６ｍｍ，轴直径８邋ｍｍ，螺旋厚度为２邋ｍｍ。绞龙右端通过联轴器与逡逑１３逡逑
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ051.13

【参考文献】