惰性粒子流化床干燥器

目目录录 摘要1 AbstractAbstract.2 第 1 章绪论.3 1.1 研究背景与意义.3 1.2 课题研究进展.3 1.2.1 工业干燥技术.3 1.2.2 惰性粒子流化床干燥器 7 1.2.3 流化干燥模型 .11 1.2.4 干燥器应用及发展趋势 .14 1.3 课题的研究重点18 第 2 章设备传热过程分析与建模研究19 2.1 引言19 2.2 传热性能测定19 2.2.1 装置流程图 .19 2.2.2 结果初步分析 .20 2.3 建模假设22 2.4 体积传热系数模型的建立22 第 3 章结论26 参考文献 27 致谢.31 摘摘要要 惰性粒子流化床干燥器作为一种新近发展起来的工业干燥设备，在化工、医药与食 品等众多生产领域中有着重要的应用。 针对惰性粒子流化床干燥器，结合文献报道的常用假设，以洗衣粉悬浮液为对象， 基于理论分析和相应实验的研究结果， 运用量纲分析法构建得到了新型波纹板操作时的 体积传热系数关联模型。依据其模型参数拟合时的置信区间及相应的回归系数值，分析 可知该模型表达式的可靠性较高，从而为相近的工业生产提供了初步的理论指导。 关键词惰性粒子，流化床，干燥传热，数学建模 1 AbstractAbstract Inert particle fluidized bed drier as a newly developed industrial drying equipment, chemical industry, medicine and food in many fields such as production has an important application. According to inert particle fluidized bed drier, combined with the common assumption, reported in the literature to washing powder suspending liquid as the object of study, based on the theoretical analysis and the corresponding experimental results using dimensional analysis , a new building get the volume of corrugating plate when operating heat transfer coefficient of correlation model. According to the model parameters and the confidence interval of timeliness and the corresponding regression coefficient values, the analysis of the model expression that, and high reliability for similar industrial production provides preliminary theoretical guidance. KeywordsKeywords Inert particle; Fluidized bed; Heat transfer of drying; Mathematical modeling 2 第第 1 1 章章绪论绪论 第 1.1 节 研究背景与意义 干燥是工业耗能相当大的一个单元操作，发达国家工业耗能的 14被用于干燥，有 的行业甚至达到 35且数字不断增长。几乎所有工业都离不开干燥操作，所以正确的了 解干燥的技术原理有助于我们更加合理的分配人力物力资源，提高生产的效率。在 20 世纪 70 年代早期的能源危机使人们认识到干燥是一个值得研究的领域。 1978 年 8 月在 加拿大蒙特利尔召开了第一届国际干燥学术研讨会，并且发表论文集。现在国际的研 究方向是更加向专业化发展，干燥设备更加大型、系列、自动，干燥的过程不断加 以强化，采用新的干燥方法及组合干燥法，降低干燥过程的能量损耗。我国自从加入 WTO 以来，在这一领域也在不断的进步发展。我国的研究方向是要实施高效与绿色干燥 的发展战略，走资源节约型发展道路，变单一干燥为组合、智能型干燥。不仅从工艺 上进行改造，还更加注重多层次的节能技术改造。 近些年来，国内外兴起了一种高效低耗的新型流化床干燥器，即惰性粒子流化床 干燥器，它与传统流化床干燥器的不同主要在于其内部填充有某种惰性粒子。操作时， 物料被输送至床内并覆盖在惰性粒子的表面，跟随粒子一起翻滚，并通过与热气流的 相际接触，达到物料除湿的目的。当物料在床内干燥后，弹塑性料膜将转化为弹脆性， 且在粒子彼此间碰撞力的作用下，自粒子的表面呈片状或粉状脱落，随后由尾气带出 干燥器。由于惰性粒子彼此间的连续碰撞，不断破坏了物料变干后的料膜，使得干燥 过程多数维持在恒速干燥阶段操作。此外，因惰性粒子的存在，也显著增大了干燥传 热与传质的表面积，故与传统的流化床干燥器相比，该类干燥器的操作性能较为优异。 本课题针对惰性粒子流化床干燥过程，拟基于因次分析法，结合传热过程机理的 分析，构建体积传热系数的准数关联模型，以为后续的设备节能开发及相应的结构优 化提供初步依据。 第 1.2 节 课题研究进展 1.2.1 工业干燥技术 1.2.1.1 引言 干燥就是利用热能使湿物料中的湿分水分或其他溶剂汽化,水汽或蒸汽经气流带 走或由真空泵将其抽出除去,而获得固体产品的操作过程。工业上，干燥操作不仅影响 着产品的生产效率与操作能耗，且通常作为产品加工的最后一道工序，对产品的最终质 3 量起着重要的保证作用。因此，干燥操作的技术水平将直接影响到生产企业的经济效率 与市场竞争力，譬如我国有许多的工业出口产品，单就纯度而言，已经达到或超过了国 外的同类产品，但只因干燥技术的落后，致使产品的粒度、色泽和堆积密度等物性指标 偏低，从而在国际市场竞争中常处于劣势，如白炭黑、轻质碳酸钙等。为此近年来，国 内的有关单位或部门正着力加大对干燥技术的研究力度， 先后成立了各级干燥技术研究 中心，组织召开了多届干燥技术交流会，并取得了阶段性的研究成果，目前已涌现出了 一批专业的新型干燥设备生产与制造厂商，进而有力推动了国内干燥技术由传统的粮 食、肥料、饲料、燃料、陶瓷、织物和矿物等生产领域向新兴的生物化工、高分子材料、 催化剂制造、印染、食品与制药等高科技领域中的应用拓展， 初步显示出良好的发展势 头和广阔的应用前景。 干燥单元的重要性不仅在于它对产品生产过程的效率和总能耗有较大的影响， 还在 于它往往是生产过程的最后工序，操作的好坏直接影响产品质量，从而影响市场竞争能 力和经济效益。我国有许多产品，就纯度而言已经达到甚至超过国外产品；然而就是由 于干燥技术不如国外技术，堆积密度、粒度、色泽等物性指标上不去。在国际市场竞争 中处于劣势，有的甚至售价仅为国外同种产品的1/3。目前我国某些大型石