基于焓平衡的陶瓷喷雾干燥工艺能耗建模及优化

发布时间：2020-07-22 18:41

【摘要】：陶瓷行业中能源支出占了企业成本的很大一部分,喷雾干燥塔由于产量巨大设备运行时间长燃料消耗大其能耗的高低直接影响到企业的生产成本。而企业由于缺乏对喷雾干燥生产能耗与能效的计算与评估手段,难以掌握生产的能耗与能效状况;同时由于无法准确掌握各变量对设备能效的影响程度,企业也难以在众多的相关参数中准确判断出影响干燥能效的关键变量;同时在设定生产参数时多依靠经验缺乏科学指导,往往造成能源的浪费。本文根据喷雾干燥机理与焓平衡原理,建立基于焓平衡的喷雾干燥能耗模型,再对喷雾干燥塔的各项生产参数进行全局敏感性分析,根据各参敏感性系数筛选出能耗的关键参数,最后运用响应曲面法对关键参数进行优化,帮助生产企业更好地控制生产中的各项工艺参数从而达到节能的目的。本文具体研究工作如下:(1)对喷雾干燥过程的能耗特点以及影响干燥能耗的因素进行了分析,分析了喷雾干燥系统能耗的组成,提出了干燥能耗的计算方法,阐述了影响能耗模型计算精度的要点。(2)对喷雾干燥过程的能耗机理进行了分析,结合喷雾干燥机理与焓平衡,以干燥过程的能耗与比能耗为目标函数建立了喷雾干燥过程的比能耗模型,并将仿真结果与企业的实际生产数据对比,验证了模型的准确性。(3)利用Sobol'全局敏感性算法对喷雾干燥过程的工艺参数进行了全局敏感性分析,将各参数对喷雾干燥的能耗与比能耗的影响程度量化为敏感性系数,并根据参数的敏感性系数筛选出了影响能耗的关键参数。(4)利用响应曲面法对喷雾干燥工艺参数进行优化,使用BBD试验设计方法获得因素的样本进行试验并根据实验结果进行回归拟合,获得多元回归方程建立响应曲面模型并进行方差分析检验模型的适应性。最后根据响应曲面模型进行优化确定最优参数组合,并进行试验验证最优参数组合的正确性。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ174.6
【图文】：

图 2-2 喷雾干燥塔示意图Fig. 2-2 Spray drying tower schematic干燥是将原料用雾化器分散成雾滴，并用热空气（或其它干燥介触的方式获得粉粒状产品的一种干燥过程。喷雾干燥设备的主要

仿真结果示意图

图 3-6 参数与能耗关系图Fig. 3-6 Parameters and energy consumption diagram仿真得到的结果与相关研究的结论[40-42]相符合。由五组数据对比可发现，在实际生产与设备允许的参数范围内，当其他参数不变时，提高进风温度、降低排风温

【参考文献】

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本文编号：2766201