脉冲式气流干燥器的操作和结构模拟优化研究

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1、蔫惠镌授太学硕士研究生学位论文论文题目：脉冲式气流干燥器的操作与#名指导教师≠科弩业专业代码结构优化模拟研究州晓冬——王立新化学1程ⅡR^向1}垭々分离日￥脉冲式气流干燥器的操作与结构模拟优化研究播要脉冲式气流干燥器作为一种新的高效干燥设备，在工业上已经得到了广泛的应尉。但由于管内的传质和传热过程比较复杂，理论研究尚不够深入。为了最大限度的发挥其优点，给设计和优化操作提供理论依据，本文对脉冲式气流干燥器的操作条件与结构参数进行了模拟优化，准确地描述了单位能耗、压力降损失与各参数之间的关系。针对颗粒和空气在干燥管内的相互作用和传质传热机理，首先建立了脉冲式气流干燥器的能耗数

2、学模型，此模型由颗粒相动量方程、颗粒湿含量分布方程、气体湿度分布方程、颗粒温度方程、气体温度方程、压力降变化方程、脉冲管管径渐扩段与渐缩段方程、单位能耗方程等八个方程式组成，主要描述固定尺寸、固定操作条件下的单位能耗、压力降损失与物料终湿含量，运用四阶龙格一库塔法对其进行数值求解，模拟结果与实验结果吻合交好。在能耗数学模型的基础上，以单位能耗为主目标函数，对现有的脉冲式气流干燥器以空气预热温度、入口气速和固气比作为可变参数进行了模拟优化，得出了物料终湿含量要求范围内的最佳操作参数，并作出了操作条件关系性能图。将加速段、减速段高度及其管径比作为可变参数，建立了结构优化数学模

3、型。对干燥器进行结构优化，得出了物料终湿含量要求范围内，单位能耗值最低时的最佳结构尺寸与操作条件，并得出了结构尺寸、操作条件与目标函数间的关系。另外，本文对不同高度、不同脉冲管数的干燥器进行了结构优化模拟，并与同一高度下的直管干燥器进行了比较，考察了干燥器高度与脉冲管数对单位能耗、干燥效果的影响。关键词：脉冲式气流干燥数学模型操作优化管径比结构优化OPERATIONANDSTRUCTUREoPTIMIZA-I’IoNoFIMPULSEPNEUⅣ【ATICDRYERBYSIMULATIoNImpulsedryerisakindofhi【ghefficiencydryinge

4、quipmentandhasmoreandmoreapplicationsinindustries．SincethefluidflowstanlsisSOcomplexthatlittleefforthasbeenattributedtotheresearchofthemassandheattransferinit．Asithasmoreandmoreindustrialapplications，itisimportanttostudyeffectsofoperatingconditionsandstructurepararnete巧tospecificenergycon

5、sumptionanddevelopacomprehensivemathematicmodelforimpulsedryingprocess．Based011themechanismofheatandmasstransfer,amathematicmodelofspecificenergyconsumptionforimpulsedryerhasbeenestablished．Themodelforimpulsedryerincludeseightdifferentequations，namelyvelocity,moisturecontentsandtemperatur

6、eofparticles，humidityandtemperatureofair,pressuredrop，thevariationofcrossareaofthestreaminimpulsedrying,andspecificenergyconsumption．AccordingtothecharacteristiCSofthemodelequations，thefour-orderRunge-Kuttaintegrationmethodwasusedtosolvethem．Comparedtoexperimentaldata，themodelwereverified

7、feasible．Themathematicmodelofoperationoptimizationforimpulsedryerwithminimumspecificenergyconsumptionasobjectivefunctionwasestablished．Aseriesofoperationconditionfigureandoptimalsimulationparameterswhichincludedairpreheatingtemperature，air-velocityandsolid-gasratiow