喷雾干燥制粒机内气固两相流动与传热过程数值模拟研究

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1、学校代码10530学号201230071642分类号TK173密级硕士学位论文喷雾干燥制粒机内气固两相流动与传热过程数值模拟研究学位申请人陈前指导教师彭德其教授学院名称机械工程学院学科专业动力工程及工程热物理研究方向过程强化及节能环保二○一五年六月五日NumericalSimulationResearchonGas-solidTwo-phaseFlowandHeatTransferProcessinSprayDryingGranulatorCandidateQianChenSupervisorandRa

2、nkProfessorDeqiPengCollegeSchoolofMechanicalEngineeringProgramPowerEngineeringandEngineeringThermophysicsSpecializationProcessIntensificationandEnergySavingDegreeMasterUniversityXiangtanUniversityDateJune2015湘巧大学学位论文原创性声巧本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究

3、所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体Ｉ，均已在文中＾明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名；棘舜曰期：兴年月梦曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检

4、索，可Ｗ采用影印、缩印或有描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名；麻爾日期：２＾片年ｉ月Ｓ曰导师签名：ｒ对日期：年月日許＾＇摘要摘要喷雾干燥制粒机是一种集混合、喷雾、干燥、制粒、颗粒包衣等多功能为一体的制粒设备，虽然该设备具有生产效率高，且产品不被污染等优点，但是在应用方面仍有很多不足。根据国内外对喷雾干燥制粒机的研究现状以及对喷雾干燥制粒设备应用的调查，本文采用fluent软件对喷雾干燥制粒机内部的种子粉料的流化情况以及颗粒干燥流场进行数值模

5、拟研究。以制粒设备实际工况、实验测得的物料相关参数、数值模拟得到的多孔介质阻力损失系数以及多相流等理论为基础，应用GAMBIT软件建立了PGL-150B型喷雾干燥制粒机物理模型，并运用ANSYSICEMCFD对其进行网格划分后导入fluent软件进行三维数值模拟正交试验。其中，正交试验的考察指标是制粒机内流态化质量，考察因素有六个，包括流化过程中热空气的进风速度、固体颗粒堆积高度、流化多孔板的开孔率这三个单因素以及各因素间的联合搭配作用。对正交试验结果分析知：（1）各因素对流态化质量影响的主次顺序为流化

6、多孔板开孔率、热空气进风速度与流化多孔板开孔率的交互作用、热空气进风速度、热空气进风速度与颗粒堆积高度的交互作用、颗粒堆积高度与流化多孔板开孔率的交互作用、颗粒堆积高度，其中流化多孔板开孔率对流态化质量有显著性影响，并且达0.025级，其它5个考察因素对试验指标影响均不显著。（2）制粒机内流化的最优参数组合为热空气进风速度为1.489m/s，固体颗粒堆积高度为0.455m，流化多孔板开孔率为5.33%。在制粒机内流化质量研究的基础上对喷雾干燥制粒机内颗粒干燥进行了数值模拟，得到了在制粒机内热空气的速度场

7、，温度场，湿度场，水分质量分数分布以及颗粒中非挥发分与挥发分表示的颗粒轨迹图，揭示了制粒机内部的流场情况。通过数值模拟知，在流态化优化后的颗粒干燥完成时，出口热风温度约为362.5k左右，基本达出口温度在90℃的工艺要求；干燥后的颗粒所含水分低至1.75%，而原工艺下药粒成品的含水量为4.2%，即流态化优化后的颗粒干燥更加充分。本文运用计算流体力学软件对喷雾干燥制粒机内气固两相流动及传热过程的数值模拟，所得结论为系统的设计提供了一定的理论依据以及对喷雾干燥制粒设备的运用也具有一定的指导作用。关键词：喷雾

8、干燥制粒机；气固两相流；传热传质；数值模拟IAbstractAbstractSpraydryinggranulatingmachineisonekindofmultifunctionalgranulatingequipment,containingasetofmixing,spraycoating,drying,granulating,particlecoatingandotherfunctions.Regardlessofitshighp