纸张超声波干燥速率与能效的研究
发布时间：2023-04-03 19:33
超声波干燥是依托超声波的机械效应和空化效应原理,利用超声波振子将超声波能量转换为机械能,通过超声波振子带动振板,从而产生高频振动雾化去除干燥物料中水分的一种免加热型干燥方式。造纸一直以来是能耗较大的行业之一,究其原因则是在纸张干燥阶段耗能较多。目前纸张的主流干燥技术——蒸汽干燥,以及新出现的一部分新型辅助干燥技术都属于加热蒸发干燥,能效依然较低。因此,为纸张生产寻求更加高效节能的干燥方法尤为重要。超声波干燥的显著特点是免加热、干燥速率高、能效高。本论文探索性的研究了纸张采用超声波干燥的干燥速率和能效。本论文主要进行了以下几方面的研究工作,并得出了相应的结论:(1)对纸张超声波干燥装置及操作流程进行了设计与研究,对其振板结构、频率特性、振板厚度进行了试验研究。纸张超声波干燥试验装置的主要操作流程包括超声波发射源、能量转换与纸张干燥、温度测定、含水率测定、试验过程中纸张质量测量。研究发现,在超声波功率为200 W的情况下,随着振板厚度的增大,最佳频率不断减小,振板厚度1mm、1.5mm、2 mm、2.5 mm、3 mm、4 mm 对应的最佳频率分别为 23.6 kHz、22.6 kHz、2...
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究的背景及意义
1.2 国内外纸张干燥技术研究进展及现状
1.2.1 造纸机的历史变革
1.2.2 纸张干燥技术的原理及特点
1.3 国内外超声波干燥技术的研究进展及现状
1.3.1 超声波干燥技术在食品、纺织等领域的研究
1.3.2 超声波技术在造纸领域的研究
1.3.3 纸张超声波干燥技术的国内外研究现状
1.4 研究的主要内容
2 纸张超声波干燥的可行性研究
2.1 超声波简介
2.2 纸张超声波干燥的基本思想
2.3 纸张超声波干燥的试验验证及可行性分析
2.3.1 纸张超声波干燥试验验证装置
2.3.2 验证方案
2.3.3 试验结果及分析
2.4 本章小结
3 纸张超声波干燥试验装置的设计研究及仿真分析
3.1 纸张超声波干燥试验装置的设计理念
3.2 纸张超声波干燥试验装置的基本原理及系统构成
3.2.1 基本原理
3.2.2 系统构成
3.3 装置的主要参数
3.4 干燥部分的设计
3.4.1 振板支撑架
3.4.2 振板的设计
3.4.3 压紧装置的设计
3.5 影响因素分析
3.5.1 超声波振子与振板的连接方式
3.5.2 纸张与振板的贴合紧密程度
3.5.3 振板边缘的固定
3.5.4 振板支撑架的固定
3.6 纸张超声波干燥装置的SolidWorks仿真设计
3.6.1 SolidWorks软件简介
3.6.2 干燥装置的仿真分析
3.7 纸张超声波干燥试验装置结构特点
3.7.1 结构简单,体积小
3.7.2 能耗较小
3.7.3 测量方便
3.8 本章小结
4 纸张超声波干燥速率的研究
4.1 不同厚度的振板对应的最佳超声波频率
4.1.1 试验对象
4.1.2 材料处理
4.1.3 数据处理
4.1.4 不同厚度的振板对应的最佳超声波频率
4.2 振板厚度的研究及选型
4.3 纸张初始含水率对干燥速率的影响
4.4 超声波功率对干燥速率的影响
4.5 纸张表面施加压力对干燥速率的影响
4.5.1 湿纸页脱离振板现象
4.5.2 施加压力对干燥过程的影响
4.6 振板及振子温度的研究
4.6.1 振板温度分布的研究
4.6.2 振子温度分布的研究
4.7 本章小结
5 纸张超声波联合干燥速率与能效的研究
5.1 热风干燥与超声波-热风联合干燥对比研究
5.1.1 热风干燥速率试验研究
5.1.2 超声波-热风联合干燥速率试验研究
5.1.3 热风干燥与超声波-热风联合干燥能效对比
5.2 电加热干燥与超声波-电加热联合干燥对比研究
5.2.1 电加热干燥速率试验研究
5.2.2 试验结果分析
5.2.3 超声波-电加热联合干燥速率试验研究
5.2.4 电加热干燥与超声波—电加热联合干燥能效对比
5.3 本章小结
6 总结
6.1 研究结论
6.2 研究创新点
6.3 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文目录
本文编号：3781018
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摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究的背景及意义
1.2 国内外纸张干燥技术研究进展及现状
1.2.1 造纸机的历史变革
1.2.2 纸张干燥技术的原理及特点
1.3 国内外超声波干燥技术的研究进展及现状
1.3.1 超声波干燥技术在食品、纺织等领域的研究
1.3.2 超声波技术在造纸领域的研究
1.3.3 纸张超声波干燥技术的国内外研究现状
1.4 研究的主要内容
2 纸张超声波干燥的可行性研究
2.1 超声波简介
2.2 纸张超声波干燥的基本思想
2.3 纸张超声波干燥的试验验证及可行性分析
2.3.1 纸张超声波干燥试验验证装置
2.3.2 验证方案
2.3.3 试验结果及分析
2.4 本章小结
3 纸张超声波干燥试验装置的设计研究及仿真分析
3.1 纸张超声波干燥试验装置的设计理念
3.2 纸张超声波干燥试验装置的基本原理及系统构成
3.2.1 基本原理
3.2.2 系统构成
3.3 装置的主要参数
3.4 干燥部分的设计
3.4.1 振板支撑架
3.4.2 振板的设计
3.4.3 压紧装置的设计
3.5 影响因素分析
3.5.1 超声波振子与振板的连接方式
3.5.2 纸张与振板的贴合紧密程度
3.5.3 振板边缘的固定
3.5.4 振板支撑架的固定
3.6 纸张超声波干燥装置的SolidWorks仿真设计
3.6.1 SolidWorks软件简介
3.6.2 干燥装置的仿真分析
3.7 纸张超声波干燥试验装置结构特点
3.7.1 结构简单,体积小
3.7.2 能耗较小
3.7.3 测量方便
3.8 本章小结
4 纸张超声波干燥速率的研究
4.1 不同厚度的振板对应的最佳超声波频率
4.1.1 试验对象
4.1.2 材料处理
4.1.3 数据处理
4.1.4 不同厚度的振板对应的最佳超声波频率
4.2 振板厚度的研究及选型
4.3 纸张初始含水率对干燥速率的影响
4.4 超声波功率对干燥速率的影响
4.5 纸张表面施加压力对干燥速率的影响
4.5.1 湿纸页脱离振板现象
4.5.2 施加压力对干燥过程的影响
4.6 振板及振子温度的研究
4.6.1 振板温度分布的研究
4.6.2 振子温度分布的研究
4.7 本章小结
5 纸张超声波联合干燥速率与能效的研究
5.1 热风干燥与超声波-热风联合干燥对比研究
5.1.1 热风干燥速率试验研究
5.1.2 超声波-热风联合干燥速率试验研究
5.1.3 热风干燥与超声波-热风联合干燥能效对比
5.2 电加热干燥与超声波-电加热联合干燥对比研究
5.2.1 电加热干燥速率试验研究
5.2.2 试验结果分析
5.2.3 超声波-电加热联合干燥速率试验研究
5.2.4 电加热干燥与超声波—电加热联合干燥能效对比
5.3 本章小结
6 总结
6.1 研究结论
6.2 研究创新点
6.3 展望
致谢
参考文献
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本文编号：3781018
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