污泥过热蒸汽与热风干燥扩散系数、逆转点及活化能研究硕士论文

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1、中图分类号：S141.6硕士学位论文题目污泥过热蒸汽与热风干燥扩散系数、逆转点及活化能研究作者姓名苏志伟指导教师张绪坤教授学科、专业机械设计及理论2014年6月万方数据学校代码：10406分类号：S141.6学号：110080203001南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）污泥过热蒸汽与热风干燥扩散系数、逆转点及活化能研究国家自然科学基金项目资助（编号：51168038）硕士研究生：苏志伟导师：张绪坤教授申请学位级别：硕士学科、专业：机械设计及理论所在单位：航空制造工程学院答辩日期：2014年

2、06月授予学位单位：南昌航空大学万方数据Researchondiffusioncoefficient、inversionandactivationenergyinsuperheatedsteamandhotairsludgedryingADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnMechanicalDesignandTheorybySuZhiweiUndertheSupervisionofProf.ZhangXukunSchoolofAeronauti

3、calManufacturingEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2014万方数据南昌航空大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，是我个人在导师指导下，在南昌航空大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确地说明并表示了谢意。本声明的法律结果将完全由本人承担。签名：

4、日期：南昌航空大学硕士学位论文使用授权书本论文的研究成果归南昌航空大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解南昌航空大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）签名：导师签

5、名：日期：万方数据摘要针对污泥高含水率、体积大的特性，造成处理难度大等一系列问题，经带式压滤机、液体污泥脱水离心机和过滤器，使污泥的含水率降到65%～80%左右，但是还不能满足污泥后续处置（如堆肥、卫生填埋等）所要求的含水率，所以必须对污泥进一步热干燥减容化处理。首先介绍传统污泥干燥的原理和特点，并阐述了污泥在干燥过程中的温度、速度、时间及含水率的变化，然后对改进的污泥干燥的原理和特点进行探讨。最后，总结出过热蒸汽对流与传导联合干燥节能突出、高温灭菌等优点及停车结露等缺点，简要叙述了过热蒸汽对流

6、与传导联合干燥在污泥干燥方面的发展前景。在脱水污泥干燥过程中，污泥中的水分扩散是一个复杂的过程，其中可能包括分子扩散，毛细流动，努森流，水的吸收动力学和表面扩散流。所有现象的合成是指由Fick第二定律的有效扩散系数。而干燥的活化能是指在干燥过程中蒸发单位摩尔的水分所需的启动能量。为研究污泥薄层在过热蒸汽干燥和热风干燥过程中有效扩散系数及活化能，搭建了常压内循环式干燥试验装置。在160~280℃温度下，分别对4、10mm污泥薄层进行过热蒸汽干燥和热风干燥。利用Fick扩散模型，建立有效扩散系数和干

7、燥时间的关系，试验得到4mm污泥薄层过热蒸汽干燥与热风干燥的有效扩-9-82-8-8散系数范围分别为7.1515×10～2.4852×10m/s和1.2414×10～2.2769×102m/s；10mm污泥薄层过热蒸汽干燥与热风干燥的有效扩散系数范围分别为-8-82-8-821.9659×10～5.8811×10m/s和2.8042×10～5.6095×10m/s。根据Arrhenius经验公式建立有效扩散系数与温度的关系，得到4、10mm污泥薄层过热蒸汽干燥和热风干燥的平均活化能分别为21.1

8、73、18.085和9.485、11.191kJ/mol。用Midilli薄层干燥模型模拟得出的过热蒸汽干燥与热风干燥有效扩散系数和活化能与试验值基本吻合。研究结果表明：当温度超过260℃时，过热蒸汽干燥的有效扩散系数比热风干燥有效扩散系数大。过热蒸汽干燥有效扩散系数随温度增加的趋势近乎成一条斜直线，而热风干燥的有效扩散系数增加趋势则是曲线性，说明热风干燥过程中存在氧化、燃烧的可能。该文可为污泥薄层干燥有效扩散系数数值求取及过热蒸汽干燥逆转点温度确定提供参考。关键词：污泥，热风干燥，过热蒸汽干燥