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气流干燥管内气固两相流动与传热特性的数值模拟研究

金辉

   气流干燥是对流传热干燥方式的一种。在此过程中,被干燥物料分散在气体中,使得气固两相接触面积较大,传热与传质过程得到强化,气力输送和干燥两种功能被同时实现。此种优点使得气流干燥在工农业上得到了广泛应用。 对油菜籽饼粕的干燥采用气流干燥法。本文首先对油菜籽饼粕的物性进行了研究,测定了油菜籽饼粕的密度、粒度分布、比热容和导热系数,绘制了油菜籽饼粕在恒温常压下的干燥曲线与干燥速率曲线图,分析了比热容和导热系数随含水率变化的关系。 应用计算流体力学软件Fluent中的欧拉模型,对油菜籽饼粕颗粒在两种典型的干燥管—竖直管和U形管中的流动和传热特性进行了数值模拟研究,得到了气固两相在两种类型管中的与流动和传热有关的物理量的场。在流动方面,以压力降作为指标;在传热特性方面,以传热系数作为指标,分析了不同工况下两个指标的差异。 在其它变量参数设置相同的情况下,针对竖直管,分析了进气温度、进气速度、固气比和颗粒粒径等因素对压降的影响,同时分析了这些因素对竖直管内传热系数的影响;针对U形管,分析了进气温度、进气速度、固气比、颗粒粒径和弯曲半径比等因素对压降的影响,同时分析了这些因素对U形管内传热系数的影响。结果表明: (1)在竖直管中,压降随进气速度和固气比的增大而增大,随颗粒粒径的增大而减小,进气温度的变化对压降基本无影响;传热系数随颗粒粒径的减小和进气速度的增大而增大,而固气比和进气温度的变化则对传热系数基本无影响。 (2)在U形管中,压降也随进气速度和固气比的增大而增大,随颗粒粒径的增大而减小,单位长度压降随弯曲半径比的增大而减小,进气温度的变化对压降基本无影响;在U形管弯曲部分处,传热系数随固气比和颗粒粒径的减小而增大,随进气速度的增大而增大,进气温度的变化对传热系数基本无影响,弯曲半径比的变化对传热系数影响不大。 本文运用CFD方法对气流干燥进行数值模拟,所得结论可为气流干燥器的结构和操作参数的优化提供理论依据。……   
[关键词]:气流干燥;油菜籽饼粕;气固两相流;Fluent;欧拉模型
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:华中农业大学2010年