单通道滚筒干燥机内温度场和流场数值模拟毕业论文

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1、东北大学硕士学位论文第1章绪论单通道滚筒干燥机内温度场和流场数值模拟毕业论文第1章绪论1.1概述干燥是许多工业生产中的重要工艺过程之一，它直接影响到产品的性能、形态、质量以及过程的能耗等。干燥技术的覆盖面较广，既涉及复杂的热、质传递机理，又与物料的特性、处理规模等密切相关，最后体现在各种不同的设备结构及工艺上。从70年代开始，中国着手进行干燥设备改造工作；80年代初逐步引进国外的各种干燥设备。近二十年来，中国的干燥设备取得了巨大的进步。由于中国干燥器需要量猛增，随之在中国出现了一批干燥器制造厂，基本上满足了国内市场的

2、需要，还有极少量产品出口国外。除了特大型的和特殊需要的少量干燥器之外，大批进口干燥装置的时代已经结束；预料今后要逐渐增加出口，这是中国的干燥工程技术人员和制造厂共同努力的奋斗目标。让中国的研究、设计、制造和使用单位联合起来，为使中国的干燥技术与装备尽快地赶上世界先进水平而努力奋斗。滚筒干燥机是一种以对流为主的传热方式使物料加热、水分汽化的干燥器。尽管滚筒干燥机技术上并不先进，但它对物料的特殊作用使之到目前为止仍在广泛使用，目前还没有其设备能完全代替它。滚筒干燥机在化工、轻工、煤炭、建材以及矿冶行业占有重要地位，它不但

3、可以用来干燥，还可以用来炒熟、杀菌和加热，在食品领域可以用滚筒干燥机干燥的物料有粮食、鱼粉、玉米酱、玉米饲料、牧草、果粉、淀粉渣饲料等，这些物料干燥的共同特点是都需要大量连续处理[1-3]。物料在干燥机内的运动是靠内部抄板不断将物料抄起和撒落，周期性向前输送，同时气流与飘落的物料相互作用，易于输送，不会有物料滞留死角等现象，干燥比较均匀[4-5]。颗粒物料在滚筒干燥机内的运动是十分复杂的，颗粒运动的机理取决于一系列的状态因素和物料本身的特性。目前有数以百计的各种干燥-8-东北大学硕士学位论文第1章绪论机类型，但适用处

4、理高湿、物料产量大的干燥器并不多，滚筒干燥机就是其中的一种。按照被干燥物料的加热方式，可将目前的滚筒干燥机分为五种类型，即直接加热式干燥机、间接加热式干燥机、复合加热式干燥机、蒸汽煅烧干燥机、喷浆造粒干燥机[6]。而直接加热式干燥机内载热体直接与被干燥物料接触，主要靠对流传热，使用最广泛。本课题所研究的直接加热式单通道滚筒干燥机，规格为φ1.8×16m，此类滚筒干燥机与其他类型干燥机相比，其明显的优势在于：生产能力大，可连续操作。圆筒空间大，物料流动阻力小。操作弹性大，生产上允许产品的流量有较大的波动范围，并且不影响

5、产品质量，清扫容易。可以用它干燥颗粒状物料，对于那些附着性物料也很有利。但在实际生产应用中的单通道滚筒干燥机，常常会出现热效率不高，操作人员对运行机理和内部温度和流动状况不清楚等现象，造成设计和使用的盲目性。本文利用计算流体动力学软件Fluent对滚筒干燥机内温度场和流场进行模拟分析。1.1.1干燥技术及其设备人们通常把采用热物理方式将热量传给含水的物料并将此热量作为潜热而使水分蒸发、分离操作的过程称为干燥。其特征是采用加热、降温、减压或其他能量传递的方式使物料中的水分产生挥发、冷凝、升华等相变过程与物料分离以达到去

6、湿目的。简言之，干燥就是从各种物料中去除湿分的过程。各种物料可以是固体、液体或气体，固体又可分为大块料、纤维料、颗粒料、细粉料等，而湿分一般是物料中的水分，也可以是其他溶剂。在此以水分为对象，将干燥方法分为三类。（1）机械脱水法。为了减少干燥器的热负荷，减少湿物料中的水分含量是很重要的。机械脱水法就是通过对物料加压的方式，将其中一部分水分挤出。常用的有压榨、沉降、过滤、离心分离等方法。机械脱水法只能除去物料中部分自由水分，结合水分仍残留在物料中。因此，物料经机械脱水后其含水率仍然很高，一般为40%~60%。但机械脱水

7、法是一种最经济的方法。（2）加热干燥法。此方法也就是我们常说的干燥，它利用热能加热物料，汽化物料中的水分。除去物料中的水分需要消耗一定的热能。通常是利用空气来干燥物料，空气预先被加热送入干燥器，将热量传递给物料，汽化物料中的水分，形成蒸汽，并随空气带出干燥器。物料经过加热干燥，能够除去物料中的结合水分，达到产品或原料所要求的含水率。（3）化学除湿法。是利用吸湿剂除去气体、液体、固体物料中的少量水分，由于吸湿剂的除湿能力有限，仅用于除去物料中的微量水分。因此生产中应用很少。-8-东北大学硕士学位论文第1章绪论在实际生产

8、过程中，对于高湿物料一般均尽可能先用机械脱水法去除大量的自由水分，之后再采取其他干燥方式进行干燥[4]。干燥过程的技术研究是一门庞大的学科，由于干燥过程的技术涉及面广，在化学工业技术研究中占有非常重要的地位，所以近年来备受人们关注。目前，对于干燥的研究越来越广泛和深入。研究内容包括：基础研究（理论、模拟、模型等）；应用研究（以设备为对象的工艺、