细胞蛋白饲料气流干燥过程的数值模拟研究

摘要

以马铃薯为原料生产淀粉，是常用的马铃薯深加工手段。在马铃薯淀粉生产过程中，会产生大量的薯渣和工业废水，如果不利用合适的手段进行处理，将会造成严重的环境污染，同时也是一种资源的浪费。
　　用马铃薯薯渣生产细胞蛋白饲料，是一种经济价值较高的薯渣处理和资源化利用方式。在此工艺中，细胞蛋白饲料的脱水是重要的工艺过程。论文在对细胞蛋白饲料物性和干燥特性研究的基础上，对细胞蛋白饲料的气流干燥过程进行了数值模拟。论文取得了以下成果：
　　分析了气流干燥过程气相和颗粒相的流动特性和传热特性，固体颗粒在干燥管中分为加速运动和等速运动两个阶段，其中，加速运动阶段的干燥效果最佳。揭示模型建立的一般方法，阐述三种气-固两相流理论，其中最为常用的为欧拉-欧拉双流体模型。为了完整描述干燥过程，通过用户自定义函数编写相应的传质模型，定义干燥过程的两个阶段，建立气流干燥过程的数学模型。
　　在等径干燥管中对细胞蛋白湿颗粒和热空气的两相流动进行数值模拟。在设定工况下，得到了气相和固相温度场、速度场、压力场以及湿度场分布情况。通过分析认为固相颗粒进入干燥管后，受到气流曳力作用下作加速运动直至等速为止。在加速阶段，颗粒与气流存在较大的相对速度和温差，气固两相间的传热传质驱动力最大，气流和颗粒间传递的热量可达整个干燥过程的一半以上。颗粒加速阶段干燥效果最好，随着气固两相相对速度和温差的减小，干燥速率也逐渐降低。
　　对脉冲管内细胞蛋白颗粒的干燥过程进行数值模拟，同样得到了气固两相的温度场、速度场、压力场以及湿度场。与等径管相比，颗粒在完成加速后，管径变大，气相速度减小，颗粒速度逐渐减少；当颗粒完成降速过程，管径变小，气相速度增加，颗粒继续做加速运动，气固两相间连续存在相对速度，加强了传热的驱动力，并且增加了停留时间，强化了干燥效果，相同参数下物料颗粒最终干燥效果要优于等径管。简要分析了各操作因素对干燥效果的影响，气温升高，提高气速，减小粒径均能提高干燥效果。颗粒初始含水量越高，干燥效果越差，耗能越高，因此干燥前因尽可能降低颗粒含水量。模拟计算了三种理论初始含水率下的不同工况的干燥情况，找出了既能达到干燥要求又不会过度干燥的参数范围。

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第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状及分析

1.3主要研究内容

第2章 气流干燥基本理论及模型建立

2.1气流干燥基本理论

2.2建立气流干燥模型

2.3本章小结

第3章 等径管内气流干燥的数值模拟

3.1几何模型与网格划分

3.2细胞蛋白的基本物理特性

3.3数值求解设置

3.4竖直管内干燥模拟结果及分析

3.5 U型管内干燥模拟结果及分析

3.6本章小结

第4章 脉冲管内气流干燥的数值模拟

4.1几何模型及网格划分

4.2脉冲管内数值模拟结果及分析

4.3各参数对干燥效果的影响

4.4实际中对操作参数的选择

4.5本章小结

结论

参考文献

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