双轴桨叶式干燥机传热传质数值模拟研究

摘要

双轴桨叶式干燥机具有结构紧凑，占地面积小，单位容积传热面积大等优点，目前在冶金、化工、食品加工等领域得到广泛应用。然而作为一种间接式加热干燥机其传热传质机理非常复杂，干燥机的设计参数主要凭经验选取，且操作参数主要依赖经验和反复实验来确定。目前缺乏能够有效指导实践的理论体系，导致干燥机的干燥效果很不理想，甚至难以满足干燥要求。因此，双轴桨叶式干燥机的传热传质机理和操作参数对干燥质量的影响是值得进一步深入研究的课题。
　　由于影响双轴桨叶式干燥机传热传质的因素很多，诸多因素往往需要开展大量试验分析，甚至部分因素即使建立试验系统也无法有效开展研究。为了节省大量实验研究所需投入的人力、物力和成本。为此，本文以直铅硫尾矿为干燥对象，运用传热学和流体力学的相关理论，围绕双轴桨叶式干燥机的传热传质机理进行深入分析研究。内容包括建立CFD模型，基于FLUENT对双桨叶式干燥机筒体内的传热传质进行数值模拟，探究干燥机内载湿气体流动规律和硫尾矿物料的运动规律，揭示气固两相在干燥机内流场和温度场，以及不同桨叶轴转速和不同蒸汽温度对出料口物料含水率的影响规律。具体研究工作如下：
　　1）直铅硫尾矿双轴桨叶式干燥机干燥过程理论分析。基于移动加热板的颗粒热传递模型，对直铅硫尾矿在双轴桨叶式干燥机内干燥过程传热传质进行了理论分析，为后续干燥机内传热传质的数值模拟奠定基础。
　　2）双轴桨叶式干燥机内的气相单相流场、温度场及单个桨叶内流场的数值模拟。运用UG8.0软件建立了双轴桨叶式干燥机的三维实体模型，从传热传质机理分析出发，建立了双轴桨叶式干燥机的CFD模型，利用FLUENT对干燥机内的气相单相流场、温度场及单个桨叶内流场进行数值模拟。
　　3）双轴桨叶式干燥机内气固两相流的数值模拟。基于步骤2）建立的CFD模型，利用FLUENT对双轴桨叶式干燥机内气固两相流进行数值模拟，以揭示不同桨叶轴转速和不同蒸汽温度对出料口物料含水率的影响规律。
　　综上，本文的研究为双轴桨叶式干燥机的结构优化、操作参数合理选取和干燥品质提升提供了科学依据。

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主要符号说明表

第1章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状分析

1.3 研究目标和主要内容

第2章 双轴桨叶式干燥机的传热传质理论

2.1 引言

2.2 桨叶干燥过程传热传质分析

2.3 传热学基础理论

2.4 小结

第3章 双轴桨叶式干燥机内气相的数值模拟

3.1 引言

3.2 CFD技术简介

3.3 CFD模型的建立

3.4 气相的数值模拟

3.5 计算结果分析与讨论

3.6 单个桨叶内气相的数值模拟

3.7 小结

第4章 双轴桨叶式干燥机气固两相流的数值模拟

4.1 引言

4.2 数值模拟分析思路与前期工作

4.3 双流体的数值模拟

4.4 计算结果分析与讨论

4.5 小结

结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果