物源性过热蒸汽联合余热回收节能干燥系统设计与试验
发布时间：2023-05-07 03:35
针对现有过热蒸汽干燥装备存在的设备系统复杂、需另设过热蒸汽发生装置、尾气难以高效回收利用及降速干燥阶段产品品质变差等问题,本文研究设计了一套以物料作为蒸汽发生源的过热蒸汽联合余热回收节能干燥系统。该系统主要由物源性过热蒸汽干燥系统和余热回收节能干燥系统组成,其中物源性过热蒸汽干燥系统是以物料自身作为蒸汽源,即物料在高温环境中,自身水分受热蒸发形成蒸汽,随着干燥的进行,干燥室内原有介质(热空气)介质最终转变为过热蒸汽并作为干燥介质,去除物料中剩余水分;物源性过热蒸汽干燥阶段排出的尾气进入余热回收节能干燥系统的紧凑型换热器中,尾气余热冷凝释放热量,并通过换热器向外传递热量,因此在余热回收节能干燥系统中,紧凑型换热器作为―热源‖,干燥物料,实现了潜热的回收利用。在物源性过热蒸汽联合余热回收节能干燥系统基础上,以海带为原料,研究了海带干燥特性,并借助数学手段对海带内水分迁移及热量传递过程进行数值模拟和分析;并以干燥能耗和产品品质为指标,对热风干燥与物源性过热蒸汽联合余热回收节能干燥系统进行对比分析,以评价物源性过热蒸汽联合余热回收节能干燥系统的应用价值。本论文研究开展的主要内容和结论如下:1、...
【文章页数】：168 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 海带干燥技术及其存在的问题
1.1.1 海带营养价值与产量
1.1.2 传统海带干燥技术
1.1.3 存在的主要问题
1.2 过热蒸汽干燥技术理论分析
1.2.1 过热蒸汽概述
1.2.2 过热蒸汽干燥机理
1.2.3 过热蒸汽干燥特性
1.3 过热蒸汽干燥设备及其应用研究现状
1.3.1 常压过热蒸汽干燥设备及其应用现状
1.3.2 高压过热蒸汽干燥设备及其应用现状
1.3.3 低压过热蒸汽干燥设备及其应用现状
1.4 过热蒸汽干燥优势与技术难题
1.4.1 过热蒸汽干燥优势
1.4.2 过热蒸汽干燥技术难题
1.5 蒸汽潜热回收利用技术研究现状
1.6 过热蒸汽干燥数值模拟研究现状
1.7 课题提出及研究意义
1.8 本文主要研究内容
1.9 技术路线
第二章 物源性过热蒸汽联合余热回收节能干燥系统设计与研制
2.1 前言
2.2 设计思路与方案
2.2.1 物源性过热蒸汽干燥系统设计思路与方案
2.2.2 余热回收干燥系统设计思路与方案
2.3 物源性过热蒸汽联合余热回收节能干燥系统整体结构
2.4 工作原理及设备特点
2.4.1 工作过程及原理
2.4.2 设备特点
2.5 关键配件设计及选型
2.5.1 物源性过热蒸汽干燥系统关键配件设计与选型
2.5.2 余热回收干燥系统关键配件设计与选型
2.5.3 系统保温及保温材料选择
2.6 本章小结
第三章 紧凑型换热器设计及其干燥理论分析
3.1 前言
3.2 紧凑型换热器的设计思路
3.2.1 换热管尺寸设计
3.2.2 换热器结构设计
3.3 换热器选型及结构设计
3.3.1 换热器材料的选择
3.3.2 换热管的选型
3.3.3 紧凑型换热器整体结构设计
3.4 紧凑型换热器流动与传热分析
3.4.1 几何模型与基本假设
3.4.2 数学模型建立
3.4.3 初始条件和边界条件的设定
3.4.4 传热量的计算
3.5 紧凑型换热器干燥试验与传热传质模拟分析
3.5.1 干燥模式设计与试验研究
3.5.2 数学模型与定解条件
3.5.3 能量利用分析与计算
3.6 换热器流动与传热结果分析
3.6.1 流体流动特性结果与分析
3.6.2 换热器换热性能结果与分析
3.7 不同干燥模式理论计算与实测对比分析
3.7.1 不同干燥模式海带传热传质对比分析
3.7.2 不同干燥模式海带干燥速率对比分析
3.7.3 不同干燥模式下能量利用对比分析
3.8 本章小结
第四章 海带热力学基本特性参数研究
4.1 前言
4.2 实验原料
4.3 实验仪器设备
4.4 热导率测定试验
4.4.1 测定原理
4.4.2 实验装置
4.4.3 测定方法
4.5 热扩散系数测定试验
4.5.1 测定原理
4.5.2 实验装置
4.5.3 测定方法
4.6 比热容
4.7 结果与分析
4.7.1 热导率预测模型建立与分析
4.7.2 热扩散系数预测模型建立与分析
4.7.3 比热容预测模型建立与分析
4.8 本章小结
第五章 海带物源性过热蒸汽干燥特性及干燥动力学研究
5.1 前言
5.2 实验材料
5.3 实验仪器设备
5.4 实验方法
5.4.1 干燥方法
5.4.2 干燥特性参数的计算
5.4.3 有效扩散系数与活化能
5.4.4 干燥动力学研究
5.5 结果与分析
5.5.1 海带表面温度变化结果与分析
5.5.2 海带过热蒸汽干燥特性结果与分析
5.5.3 海带水分有效扩散系数结果与分析
5.5.4 海带干燥动力学模拟与分析
5.6 本章小结
第六章 海带物源性过热蒸汽干燥传热传质耦合模拟研究
6.1 前言
6.2 海带干燥过程理论分析
6.3 模型假设
6.4 海带传热传质理论分析与模型建立
6.5 传热传质控制方程的初始条件和边界条件
6.5.1 初始条件
6.5.2 传热控制方程的边界条件
6.5.3 传质控制方程的边界条件
6.6 模型物性参数确定
6.6.1 湿空气热力学特性参数
6.6.2 过热蒸汽热力学特性参数
6.6.3 海带热力学特性参数
6.7 模型求解
6.7.1 数值分析方法
6.7.2 网格划分
6.7.3 方程离散化和编程求解
6.8 结果与讨论
6.8.1 物源性过热蒸汽干燥室内介质变化规律结果分析
6.8.2 海带干燥过程传热传质模拟结果分析
6.8.3 海带干燥延迟理论预测结果分析
6.9 本章小结
第七章 海带物源性过热蒸汽联合余热回收节能干燥的能耗与物理品质研究
7.1 前言
7.2 实验材料
7.3 实验仪器设备
7.4 实验方法
7.4.1 物源性过热蒸汽联合余热回收节能干燥系统干燥方法
7.4.2 热风干燥方法
7.4.3 海带物理品质分析方法
7.4.4 能量消耗单元分析与理论计算
7.5 结果与分析
7.5.1 海带色泽对比分析
7.5.2 海带复水比对比分析
7.5.3 海带收缩率对比分析
7.5.4 能耗计算结果与节能分析
7.6 本章小结
第八章 总结与展望
8.1 总结
8.2 创新点
8.3 展望
参考文献
攻读学位期间的学术论文与研究成果
致谢
本文编号：3810192
【文章页数】：168 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 海带干燥技术及其存在的问题
1.1.1 海带营养价值与产量
1.1.2 传统海带干燥技术
1.1.3 存在的主要问题
1.2 过热蒸汽干燥技术理论分析
1.2.1 过热蒸汽概述
1.2.2 过热蒸汽干燥机理
1.2.3 过热蒸汽干燥特性
1.3 过热蒸汽干燥设备及其应用研究现状
1.3.1 常压过热蒸汽干燥设备及其应用现状
1.3.2 高压过热蒸汽干燥设备及其应用现状
1.3.3 低压过热蒸汽干燥设备及其应用现状
1.4 过热蒸汽干燥优势与技术难题
1.4.1 过热蒸汽干燥优势
1.4.2 过热蒸汽干燥技术难题
1.5 蒸汽潜热回收利用技术研究现状
1.6 过热蒸汽干燥数值模拟研究现状
1.7 课题提出及研究意义
1.8 本文主要研究内容
1.9 技术路线
第二章 物源性过热蒸汽联合余热回收节能干燥系统设计与研制
2.1 前言
2.2 设计思路与方案
2.2.1 物源性过热蒸汽干燥系统设计思路与方案
2.2.2 余热回收干燥系统设计思路与方案
2.3 物源性过热蒸汽联合余热回收节能干燥系统整体结构
2.4 工作原理及设备特点
2.4.1 工作过程及原理
2.4.2 设备特点
2.5 关键配件设计及选型
2.5.1 物源性过热蒸汽干燥系统关键配件设计与选型
2.5.2 余热回收干燥系统关键配件设计与选型
2.5.3 系统保温及保温材料选择
2.6 本章小结
第三章 紧凑型换热器设计及其干燥理论分析
3.1 前言
3.2 紧凑型换热器的设计思路
3.2.1 换热管尺寸设计
3.2.2 换热器结构设计
3.3 换热器选型及结构设计
3.3.1 换热器材料的选择
3.3.2 换热管的选型
3.3.3 紧凑型换热器整体结构设计
3.4 紧凑型换热器流动与传热分析
3.4.1 几何模型与基本假设
3.4.2 数学模型建立
3.4.3 初始条件和边界条件的设定
3.4.4 传热量的计算
3.5 紧凑型换热器干燥试验与传热传质模拟分析
3.5.1 干燥模式设计与试验研究
3.5.2 数学模型与定解条件
3.5.3 能量利用分析与计算
3.6 换热器流动与传热结果分析
3.6.1 流体流动特性结果与分析
3.6.2 换热器换热性能结果与分析
3.7 不同干燥模式理论计算与实测对比分析
3.7.1 不同干燥模式海带传热传质对比分析
3.7.2 不同干燥模式海带干燥速率对比分析
3.7.3 不同干燥模式下能量利用对比分析
3.8 本章小结
第四章 海带热力学基本特性参数研究
4.1 前言
4.2 实验原料
4.3 实验仪器设备
4.4 热导率测定试验
4.4.1 测定原理
4.4.2 实验装置
4.4.3 测定方法
4.5 热扩散系数测定试验
4.5.1 测定原理
4.5.2 实验装置
4.5.3 测定方法
4.6 比热容
4.7 结果与分析
4.7.1 热导率预测模型建立与分析
4.7.2 热扩散系数预测模型建立与分析
4.7.3 比热容预测模型建立与分析
4.8 本章小结
第五章 海带物源性过热蒸汽干燥特性及干燥动力学研究
5.1 前言
5.2 实验材料
5.3 实验仪器设备
5.4 实验方法
5.4.1 干燥方法
5.4.2 干燥特性参数的计算
5.4.3 有效扩散系数与活化能
5.4.4 干燥动力学研究
5.5 结果与分析
5.5.1 海带表面温度变化结果与分析
5.5.2 海带过热蒸汽干燥特性结果与分析
5.5.3 海带水分有效扩散系数结果与分析
5.5.4 海带干燥动力学模拟与分析
5.6 本章小结
第六章 海带物源性过热蒸汽干燥传热传质耦合模拟研究
6.1 前言
6.2 海带干燥过程理论分析
6.3 模型假设
6.4 海带传热传质理论分析与模型建立
6.5 传热传质控制方程的初始条件和边界条件
6.5.1 初始条件
6.5.2 传热控制方程的边界条件
6.5.3 传质控制方程的边界条件
6.6 模型物性参数确定
6.6.1 湿空气热力学特性参数
6.6.2 过热蒸汽热力学特性参数
6.6.3 海带热力学特性参数
6.7 模型求解
6.7.1 数值分析方法
6.7.2 网格划分
6.7.3 方程离散化和编程求解
6.8 结果与讨论
6.8.1 物源性过热蒸汽干燥室内介质变化规律结果分析
6.8.2 海带干燥过程传热传质模拟结果分析
6.8.3 海带干燥延迟理论预测结果分析
6.9 本章小结
第七章 海带物源性过热蒸汽联合余热回收节能干燥的能耗与物理品质研究
7.1 前言
7.2 实验材料
7.3 实验仪器设备
7.4 实验方法
7.4.1 物源性过热蒸汽联合余热回收节能干燥系统干燥方法
7.4.2 热风干燥方法
7.4.3 海带物理品质分析方法
7.4.4 能量消耗单元分析与理论计算
7.5 结果与分析
7.5.1 海带色泽对比分析
7.5.2 海带复水比对比分析
7.5.3 海带收缩率对比分析
7.5.4 能耗计算结果与节能分析
7.6 本章小结
第八章 总结与展望
8.1 总结
8.2 创新点
8.3 展望
参考文献
攻读学位期间的学术论文与研究成果
致谢
本文编号：3810192
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