立式干燥机干燥单元的设计及其风速场的研究

摘要

各类干燥机干燥室内风速分布不均匀是导致干燥效率低、干燥不均匀的主要原因。本文是以立式干燥机干燥设备为研究对象，在分析了待干燥物料物理特性和干燥机结构性能后，通过CFD数值模拟研究和试验研究对所设计的立式干燥机干燥单元进行风速场研究。在两种不同的风道方案下进风，分析干燥单元内干燥室的风速场分布均匀性情况。主要研究结论如下：
　　 (1)在进行风速场试验和数值模拟之前，对物料的基本物理参数和热特性参数进行的试验研究。经过试验测定，在初始含水率条件下，物料的平均孔隙率为0.346，物料的真实密度和容积密度分别为831.6kg·m-3、705.3kg·m-3；测定出物料在不同的含水率和温度下的导热系数，可得试验饲料的导热系数随含水率和温度的增大而增大，成正相关。
　　 (2)研究分析干燥机的基本工作过程和原理，完成对立式干燥机的结构的设计和关键部件的选型。立式干燥机采用多层顺逆流结合的干燥方式，干燥机内相间地配置多层进气和排气管路，热气流在设备内实现循环利用，可降低能耗。
　　 (3)建立立式干燥单元的CFD模型，利用Fluent模拟两种风道形式下干燥室内的风速场，然后将模型结果之间和模拟结果与实际试验结果进行比较，得出如下结论：利用CFD软件对立式干燥单元干燥室内的风速场进行CFD数值模拟可行；在两侧风道设置匀风板后，在试验结果中和模拟结果中都比较均匀。
　　 (4)立式干燥单元干燥室内的风速场试验得出：干燥室内两侧风道风量基本相等：无匀风板状态下，干燥室内的风速较不均匀，通过增加匀风板均风，可以有效的改善干燥室内主干燥区域的风速场，使其更加均匀；物料层料的高度和平整度对干燥室内的风速场有影响。通过试验研究了立式干燥单元干燥室的风速场均匀性，与CFD模拟结果相一致。
　　 通过数值模拟和试验研究，验证了立式干燥机的原理可行性，可以准确清晰的了解立式干燥机内的气流分布情况。在风道内设置匀风板改变风道内的部分介质气流方向，可以改变干燥室内的风速场均匀性，提高立式干燥机的干燥效果和干燥质量。本研究对设计的立式干燥机的结构优化改进提供了理论依据。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 选题的目的与研究意义

1.2 研究现状

1.3 课题研究内容

1.3.1 课题研究内容

1.3.2 技术路线

2 饲料特性参数的研究

2.1 孔隙率的试验研究

2.2 饲料密度的试验研究

2.3 导热系数的试验研究

2.4 本章小结

3 立式干燥机的设计制造

3.1 立式干燥的基本原理

3.2 立式干燥机的设计

3.3 立式干燥单元试验台

3.4 本章小结

4 立式干燥单元风速场模拟研究

4.1 立式干燥单元的数学模型及控制方程

4.1.1 控制方程的确定

4.1.2 湍流模型的选择

4.1.3 控制方程组的求解

4.2 CFD计算软件的选择

4.2.1 计算流体力学介绍

4.2.2 CFD三大守恒方程

4.2.3 FLUENT简介

4.3 立式干燥单元干燥室模拟方案的选择

4.3.1 模型的建立及简化

4.3.2 边界条件的确定

4.3.3 模型参数的确定

4.3.4 模型的网格化

4.4 干燥室内风速场的CFD数值模拟

4.4.1 无匀风板模型的模拟

4.4.2 有匀风板模型的模拟

4.5 本章小结

5 立式干燥单元干燥室的风速场试验研究

5.1 立式干燥单元的风速试验测量

5.2 冷态空载试验研究

5.3 冷态满载试验研究

5.4 本章小结

6 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

致谢