木材干燥强制换气与废热回收系统数值仿真及应用研究
发布时间：2022-01-15 16:28
木材常规干燥过程中,传统的换气方式排湿废气热能损失巨大。木材干燥室强制换气与废热回收系统是改进干燥生产中室内外干湿空气交换过程,有效回收废热的一项新技术。本研究对实际生产应用中常规木材干燥装置强制换气与废热回收系统进行研究,利用计算流体力学（CFD）数值仿真和生产实际应用测试方法,研究系统废热回收部分热流和换热规律、强制换气部分干湿空气流动与通风管路中流体规律、干燥生产能耗状况,为系统优化设计和实际应用提出理论依据和工艺要求。根据数值仿真研究和测试分析结果,得出如下结论:（1）不同干燥阶段排湿过程数值仿真结果表明,热交换系统平均传热效能为0.55,平均“火积”效率为0.78。热交换系统回收废热用于加热新鲜干空气可提高9.5～25.5℃。（2）相同干燥阶段排湿过程数值仿真结果表明,热回收效果随着换气风机频率的降低呈递增趋势。综合气体输运压强以及流量等因素,选择适中的换气风机运行频率,有利于发挥热交换系统的最大效用。（3）强制换气系统气流通过输送管路时存在沿程压强损失和局部压强损失,换气系统优化设计应根据实际生产操作间等具体情况尽量减少弯头。（4）强制换气系统进气道应用测试及进气道孔口气流...
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３－３离心式通风机原理??
３木材干燥室强制换气与废热回收系统??Ｉ?＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＾＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＾＝＝＝＝??！?空气流动，气体流动方向与机轴平行，具有结构简单，占用空间小的优点，其特点是风??量大，风压校离心型风机，原理如图３－３，是由蜗壳和叶轮组成，工作时，叶轮在蜗??壳中高速转动，产生离心力，使充满在叶片之间的空气在离心力的作用下，沿着叶片与??叶片之间的流道被甩向叶轮的外线，这个过程空气被压缩，一般离心风机的风压较高［６］。??由于弯头、热交换系统、管道运输长度方向存在局部阻力和沿程阻力，经过设计计算可??知，使废热回收系统的正常运转，需要有高的风压（一般８００ｐａ？１２００ｐａ），而对流量要??求较低（一般１８００ｍ３／ｈ？２４００ｍ３／ｈ），因此废热回收进排气系统的动力源系统的进排气风??机由离心型风机提供。??３．２．２热交换系统??热交换系统，主要为管壳式换热器。管壳式换热器指的是，在进行热交换时，一种??流体在一端进入沿着管内流动，并从管的另一端流出，这称为管程；另一种流体由壳体??的连接管进入换热管壳内，在壳体内部流动，并从壳体的另一个出口流出，称为壳程［８４１。??根据管壳式换热器内部换热管的排列方式和大小不同，又可以分为列管式换热器和套管??式换热器，热交换系统主要为列管式换热器和套管式换热器组成。??３．２．２．１列管式换热器??列管换热器指的是，换热器内部，换热管成列式在管内按一定规律排列的管壳式换??热器。不同的管束排列方式，对管内的流体流动和换热有不同的影响，常见的排列方式??有四种，即正三角形排
?东北林业大学硕士学位论文???—￣￣ｋ?——??水平?竖宜?转角??（ａ）单弓形??（ｂ〉双弓形??—■４！＿．．．（１．．．．．．—ｈｄ－ｆｌ?｜１ｌ??丨?ｐ?ｔｔｊｔｔ?｜｜??Ｃ?ｃ?）三弓形??图３－５折流板的形式??为增加壳程流动距离和流速，增加扰动，增强换热效果，通常列管换热器中用到折??流板。折流板相互垂直排列，将壳程分为不同的流体部分，湍流强度增大。折流板按照??排列方式不同，可分为单弓型、双弓形、三弓形，如图３－５所示。根据计算分析，本系??统中的折流板为单弓形折流板，等距排列，缺口高度５０％［８５］。图３－６为热交换系统的列??管换热器示意图，列管呈三角形排列，折流板共７个。??￣？?〇?〇?〇?〇?〇＂??／〇？￡）〇〇〇〇〇??ｃ＆ｌａｃＫｍｏ??图３－６热交换系统列管换热器示意图??３．２．２＿２套管换热器??为增强整个系统的换热效果，同时减小压强损失，在管路充分沿直线发展处，使用??了套管换热器。如图３－７所示，该换热器管程为一根与主体运输管路直径相等的方管，??壳程为包围在外侧，直径为管程２倍的方管，且管程流速方向与壳程相反。由于结构简??单，换热面积和壳程均小于列管换热器，换热性能较弱，起到辅助换热的作用。??－１６－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]木材干燥室内部风速场的数值模拟与优化[J]. 沙汀鸥,杨洁,吕欢,伊松林. 南京林业大学学报(自然科学版). 2016(01)
[2]超声波预处理对杨木试件干燥特性的影响[J]. 邱墅,王振宇,何正斌,伊松林. 东北林业大学学报. 2016(02)
[3]木材过热蒸汽干燥的应用潜力及前景[J]. 鲍咏泽,周永东. 北京林业大学学报. 2015(12)
[4]顶风机型木材干燥窑气流循环的优化设计[J]. 祁亮,严平,赵晔玫,曹伟武. 木材工业. 2015(04)
[5]基于Fluent的节能型干燥窑内部结构优化研究[J]. 赵庚,陈广元. 森林工程. 2015(03)
[6]有限差分法逆求木材导热系数[J]. 赵景尧,付宗营,宦思琪,蔡英春. 林业科学. 2015(04)
[7]基于CFD方法的孔板送风气流组织优化研究[J]. 金莎,沈惬,孙大明,张学军,徐雅. 低温工程. 2015(01)
[8]对改进和完善常规木材干燥室设施的探讨[J]. 艾沐野,李莉,闫佳玉,黄聪,战剑锋. 林业机械与木工设备. 2015(02)
[9]基于热流耦合的木材干燥窑风速温度分布解算[J]. 孟兆新,于彪,李尚,陈广元. 森林工程. 2015(01)
[10]浅析传统木材干燥实现节能减排的途径[J]. 张璧光,周永东,伊松林. 林产工业. 2014(05)
博士论文
[1]杉木木束干燥特性的研究[D]. 李延军.北京林业大学 2005
硕士论文
[1]木材干燥介质循环状态模拟及对干燥过程影响分析研究[D]. 褚俊.东北林业大学 2015
[2]落叶松方材热空气—高频合理匹配供热干燥研究[D]. 吕洋毅.东北林业大学 2015
[3]管壳式换热器壳程流动与传热的研究[D]. 孙立勇.东北石油大学 2014
[4]不同折流板管壳式换热器数值模拟[D]. 华媛.青岛科技大学 2014
[5]工业余热回收热管换热器的实验研究[D]. 宋肖的.天津大学 2014
[6]管壳式换热器的数值模拟与优化设计[D]. 王明军.中南大学 2011
[7]基于计算流体力学的干燥窑风速检测与建模仿真研究[D]. 张瑞雪.东北林业大学 2010
本文编号：3590946
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３－３离心式通风机原理??
３木材干燥室强制换气与废热回收系统??Ｉ?＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＾＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＾＝＝＝＝??！?空气流动，气体流动方向与机轴平行，具有结构简单，占用空间小的优点，其特点是风??量大，风压校离心型风机，原理如图３－３，是由蜗壳和叶轮组成，工作时，叶轮在蜗??壳中高速转动，产生离心力，使充满在叶片之间的空气在离心力的作用下，沿着叶片与??叶片之间的流道被甩向叶轮的外线，这个过程空气被压缩，一般离心风机的风压较高［６］。??由于弯头、热交换系统、管道运输长度方向存在局部阻力和沿程阻力，经过设计计算可??知，使废热回收系统的正常运转，需要有高的风压（一般８００ｐａ？１２００ｐａ），而对流量要??求较低（一般１８００ｍ３／ｈ？２４００ｍ３／ｈ），因此废热回收进排气系统的动力源系统的进排气风??机由离心型风机提供。??３．２．２热交换系统??热交换系统，主要为管壳式换热器。管壳式换热器指的是，在进行热交换时，一种??流体在一端进入沿着管内流动，并从管的另一端流出，这称为管程；另一种流体由壳体??的连接管进入换热管壳内，在壳体内部流动，并从壳体的另一个出口流出，称为壳程［８４１。??根据管壳式换热器内部换热管的排列方式和大小不同，又可以分为列管式换热器和套管??式换热器，热交换系统主要为列管式换热器和套管式换热器组成。??３．２．２．１列管式换热器??列管换热器指的是，换热器内部，换热管成列式在管内按一定规律排列的管壳式换??热器。不同的管束排列方式，对管内的流体流动和换热有不同的影响，常见的排列方式??有四种，即正三角形排
?东北林业大学硕士学位论文???—￣￣ｋ?——??水平?竖宜?转角??（ａ）单弓形??（ｂ〉双弓形??—■４！＿．．．（１．．．．．．—ｈｄ－ｆｌ?｜１ｌ??丨?ｐ?ｔｔｊｔｔ?｜｜??Ｃ?ｃ?）三弓形??图３－５折流板的形式??为增加壳程流动距离和流速，增加扰动，增强换热效果，通常列管换热器中用到折??流板。折流板相互垂直排列，将壳程分为不同的流体部分，湍流强度增大。折流板按照??排列方式不同，可分为单弓型、双弓形、三弓形，如图３－５所示。根据计算分析，本系??统中的折流板为单弓形折流板，等距排列，缺口高度５０％［８５］。图３－６为热交换系统的列??管换热器示意图，列管呈三角形排列，折流板共７个。??￣？?〇?〇?〇?〇?〇＂??／〇？￡）〇〇〇〇〇??ｃ＆ｌａｃＫｍｏ??图３－６热交换系统列管换热器示意图??３．２．２＿２套管换热器??为增强整个系统的换热效果，同时减小压强损失，在管路充分沿直线发展处，使用??了套管换热器。如图３－７所示，该换热器管程为一根与主体运输管路直径相等的方管，??壳程为包围在外侧，直径为管程２倍的方管，且管程流速方向与壳程相反。由于结构简??单，换热面积和壳程均小于列管换热器，换热性能较弱，起到辅助换热的作用。??－１６－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]木材干燥室内部风速场的数值模拟与优化[J]. 沙汀鸥,杨洁,吕欢,伊松林. 南京林业大学学报(自然科学版). 2016(01)
[2]超声波预处理对杨木试件干燥特性的影响[J]. 邱墅,王振宇,何正斌,伊松林. 东北林业大学学报. 2016(02)
[3]木材过热蒸汽干燥的应用潜力及前景[J]. 鲍咏泽,周永东. 北京林业大学学报. 2015(12)
[4]顶风机型木材干燥窑气流循环的优化设计[J]. 祁亮,严平,赵晔玫,曹伟武. 木材工业. 2015(04)
[5]基于Fluent的节能型干燥窑内部结构优化研究[J]. 赵庚,陈广元. 森林工程. 2015(03)
[6]有限差分法逆求木材导热系数[J]. 赵景尧,付宗营,宦思琪,蔡英春. 林业科学. 2015(04)
[7]基于CFD方法的孔板送风气流组织优化研究[J]. 金莎,沈惬,孙大明,张学军,徐雅. 低温工程. 2015(01)
[8]对改进和完善常规木材干燥室设施的探讨[J]. 艾沐野,李莉,闫佳玉,黄聪,战剑锋. 林业机械与木工设备. 2015(02)
[9]基于热流耦合的木材干燥窑风速温度分布解算[J]. 孟兆新,于彪,李尚,陈广元. 森林工程. 2015(01)
[10]浅析传统木材干燥实现节能减排的途径[J]. 张璧光,周永东,伊松林. 林产工业. 2014(05)
博士论文
[1]杉木木束干燥特性的研究[D]. 李延军.北京林业大学 2005
硕士论文
[1]木材干燥介质循环状态模拟及对干燥过程影响分析研究[D]. 褚俊.东北林业大学 2015
[2]落叶松方材热空气—高频合理匹配供热干燥研究[D]. 吕洋毅.东北林业大学 2015
[3]管壳式换热器壳程流动与传热的研究[D]. 孙立勇.东北石油大学 2014
[4]不同折流板管壳式换热器数值模拟[D]. 华媛.青岛科技大学 2014
[5]工业余热回收热管换热器的实验研究[D]. 宋肖的.天津大学 2014
[6]管壳式换热器的数值模拟与优化设计[D]. 王明军.中南大学 2011
[7]基于计算流体力学的干燥窑风速检测与建模仿真研究[D]. 张瑞雪.东北林业大学 2010
本文编号：3590946
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