滚筒干燥和气流干燥的过程的数值模拟研究

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1、315滚筒干燥和气流干燥的过程的数值模拟研究11112江威，黎汝锦，官卫东，冯志斌，李斌（1广东中烟工业有限责任公司技术中心，广州中山510145；2郑州烟草研究院，河南郑州450001）摘要：为推动本厂的特色工艺研究和技术改造工作，根据本厂实验线的设备参数和实验数据，运用最新的流体力学计算方法，对滚筒干燥和气流干燥过程进行数值模拟。该研究结果对制丝线设备改造和创新提供了一定的理论基础关键词：气流干燥；滚筒干燥；叶丝；数值模拟中图分类号：TQ051文献标志码：A文章编号：1727-3080（2011）-0315-06滚筒干燥和气流干燥是目前烟草行业两种管与

2、干燥上升管连接处附近进入干燥管中，在旋主要加工方式，其干燥过程涉及气、固、液三相风分离器处烟丝与空气分离，上述是HDT气流干之间的传热和传质，国内工作者在滚筒干燥和气燥设备的主要干燥段，本数值模拟针对从水平直流干燥的加工参数对产品的感官质量、化学成分管经过干燥上升管到达旋风分离器这一主要干[1-4]的影响的研究十分深入和全面，但是由于干燥段，建立几何模型运用流体力学软件求解，得燥设备中的气流运动状况和温度分布状况很难出了HDT干燥段气流流线。现场测试，所以干燥过程中的气流运动状况未见数值模拟采用的边界条件为HDT干燥段工报道。近年来郑州烟草研究院对风送管

3、中烟丝和艺操作参数，见表1。气流的运动状态作了大量基础性的研究工作和图2给出了HDT干燥段工艺气流流线。观[5-8]报道，取得了很多基础数据。本文将实验线察发现，工艺气流经水平管到达干燥直管后气流现场设备实测的基础数据和最新的流体力学计速度下降，气流在旋风分离器内气流速度下降更[9-15]算方法结合后，数值模拟出快，气流围绕旋风分离器中心线到达底部后又从滚筒干燥和气流干燥的过程，可以为本厂的底部螺旋上升到顶部，进入到气流回风管中，在特色工艺研究和技术改造工作，提供理论指导。回风管中气流被加速，在出口处速度达到最大1结果和讨论值。1.1HDT的干燥过程模拟1

4、.1.1HDT干燥段工艺气流流线收稿日期：2011-11-10。本厂实验线HDT气流干燥设备如图1所示，基金项目：中国烟草总公司中式卷烟制丝生产线重大专项“‘双喜’品牌专用制丝生产线核心技术研究”工艺气流经过燃烧炉加热后经过一段圆形的水（110200801013）。作者简介：江威(1981-),男，广州人，硕士，卷烟工艺平直管后进入方形的干燥上升管，烟丝在水平圆工程师，广东中烟工业有限责任公司技术中心科员，从事烟草工艺研究，E-mail:13825065280@139.com。316图1HDT气流干燥设备图表1HDT干燥段工艺操作参数气流速度气流温度气体

5、密度烟丝流量入口烟丝干燥除去水喷入蒸汽含水率速度流量325m/s250℃0.6kg/m500kg/h22%52kg/h120kg/h图2HDT干燥段工艺气流流线1.2.2HDT干燥段上升管中的烟丝运动何模型，得到干燥上升管中水珠颗粒直径变化图，如图3所示，干燥过程中，烟丝入口处到干采用表1中的工艺操作参数，将水分为22%燥管的弯头附近，水珠颗粒直径下降最快，干燥流量为500kg/h的烟丝，换算成110kg/h的水珠管顶端水珠颗粒直径下降最慢，表明烟丝入口到颗粒模型，通过水珠颗粒模型模拟干燥过程中的弯头处干燥速度最快，干燥管顶端干燥速度最传质过程，水珠颗粒直

6、径越小表示干燥中烟丝水慢。分越小。为减少计算量，截取干燥上升管作为几317图3干燥上升管中水珠颗粒直径1.2.3HDT干燥段上升管中喷入蒸汽的水分传质程，由图4可知喷入蒸汽在工艺风推动下射向弯速度头处，主要传质过程集中在蒸汽喷入口到弯头这一块区域，弯头的几何尺寸影响蒸汽水分的传质HDT在烟丝入料口上设有蒸汽喷管，在烟过程，如果弯头半径过小，蒸汽喷射会使烟丝在丝进料时喷加蒸汽，对烟丝起到增温增湿的作弯头处结绳并且出现湿团。用，图4是喷入蒸汽在干燥管中水分的传质过图4干燥管中喷入蒸汽的水分传质速度1.2滚筒烘丝的干燥过程模拟1.2.1烘丝滚筒内部结构对工艺气流

7、的影响艺气流速度控制三种模式，研究筒壁抄板对工艺气流的影响，可以对合理运用不同控制模式起到实验线滚筒烘丝设备如图5所示，该设备可一定的指导作用。采用筒壁抄板温度控制、工艺气流温度控制、工318图5实验线滚筒设备图图6是筒壁温度设定为130℃无抄板的滚筒滚筒内大部分气流直接从筒中心穿过后，经筒前烘丝机的工艺气流流线图，由图可见，无抄板时部的抽风管抽走，热风热能利用效率低。图6无抄板的滚筒工艺气流流线目前实验线滚筒烘丝机采用了六块抄板，图中部分会围绕抄板做螺旋前进，气流热能利用率7是目前实验线滚筒烘丝机在筒壁温度130℃下会高一些。的工艺气流流线图，从图可知滚

8、筒内的工艺气流图7目前实验线滚筒烘丝机工艺气流流线319置才抛洒下