脉冲式气流干燥过程的实验和模拟研究

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1、青岛科技大学硕士学位论文脉冲式气流干燥过程的实验和模拟研究姓名：曾伍兰申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：王立新20040418脉冲式气流干燥过程的实验和模拟研究摘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运用。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，研究脉冲式气流干燥器内气固两相间的传质和传热过程，准确描述温度和湿度分布显得非常重要。针对颗粒和空气在干燥管内的相互作用和传质传热机理，首先建立了直管式

2、气流干燥数学模型，此模型主要包括物料速度、物料湿含量、物料温度及空气温度、空气湿度五个参数沿干燥管高度的变化。然后通过分析脉冲式气流干燥器的结构特点，求出了适用于截面积的微分方程，将其和直管式气流干燥的五个常微分方程耦合在一起，构成了脉冲式气流干燥的传质传热数学模型。根据模型方程的特点，运用四阶龙格一库塔法对其进行了数值求解。通过对直管式气流干燥和脉冲式气流干燥进行数值模拟，结果表明：由于管径的变化，强化了干燥管内加速段传质传热作用，增大了气固相间的相对速度，从而使得物料最终湿含量降低，干燥热效率也得到

3、了提高。通过对脉冲式气流干燥器不同变径管的研究，发现，虽然增大变径管的管径有利于降低最终产品的湿含量，但如果管径太大，使得气体速度在大管径中下降的太低，有可能导致气固闻的相对速度低于颗粒的沉降速度。致使气流干燥操作无法进行。本文考察了脉冲式气流干燥过程中不同参数对干燥结果的影响。增大圆气流量比，、可以增大干燥热效率和降低最终产品的湿含量，进口气体温度的升高，能降低最终产品的湿含量，但同时也降低了干燥的热效率。粒径的减小，会使颗粒表面水分蒸发速度上升，从而降低产品的最终湿含量，增加干燥的热效率。本文将模拟

4、结果与实验结果进行了比较，二者吻合较好。关键词：气流干燥脉冲式气流干燥数值模拟模型STUDYANDSIMULATIoNoFIMPULSEDRYINGPRoCESSABSTRACTImpulsedryerisakindofhighefficiencydryingequipmentandhasmoreandmoreapplicationsinindustries．Sincethefluidflowstatusis‰complexlittleefforthasbeenattributedtotheresear

5、chofthemassandheattransferinit．Asithasmoreandmoreindustrialapplicationsitisimportantto，studythemass，momentumandenergytransferanddevelopacomprehensivemathematicmodelforimpulsedryingprocess．Basedontheknowledgeaboutpneumaticdrying，amathematicmodelforimpulse

6、dryerhasbeenestablished．Themodelforpneumaticdryerincludesfiveparametersandtheircorrespondingordinarydifferentialequations，viz．velocity,moisturecontentsandtemperatureofparticles，humidityandtemperatureofairalongthedryingtube．Anotherordinarydifferentialequa

7、tiondescribingthevariationofcrossareaofthestreaminimpulsedryingwasalsodeveloped．Theimpulsedryermodelhasbeenestablishedbycombiningthisequationwiththeformerfiveequations．Accordingtothecharacteristicsofthemodelequations，thefour-orderRunge，Kuttaintegrationme

8、thodWasusedtosolvethem．Bycomparingthesimulationresultsofpneumaticdryingandimpulsedrying，itisfoundthatthevariationofthecrossareaofair-particlesstreaminimpulsedryerenhancedmassandheattransferandincreasedtherelativevelocitybe