流化床吸附干燥特性研究

论文摘要

随着工农业的发展,流态化干燥技术在散粒状物料的干燥方面获得了广泛的应用。但是对于大颗粒(如农作物的种子)以及形状不规则的物料,使用流化床干燥时会出现沟流现象,造成干燥不均匀;同时由于一部分热空气几乎没有与物料发生热量传递便排出,并且大颗粒流化需要较高的气速,因而能量消耗增大。当大颗粒物料在流化床中干燥时,通过加入一定量易流化的小颗粒,可使物料易于流化,从而使被干燥物料在均一的环境中进行热质传递,并在一定程度上减小了最小流化速度;因而干燥产品质量好,能耗低。如果添加的易流化小颗粒具有吸附性,则为流态化吸附干燥。流态化吸附干燥是将流化床中气流的干燥作用和吸附剂的脱水作用相结合,吸附剂不仅起着流化的作用,同时起着传热介质和蒸汽载体的作用,可使物料周围的水蒸气分压很低。流态化吸附干燥利用吸附剂吸收水分后放热的特点,实现生物性物料的低温低湿度干燥。本文以大豆种子为实验物料,硅胶为吸附剂,进行了静态吸附实验研究,通过在流化床中通入一定流量空气进行了动态吸附实验和动静结合吸附干燥实验的研究,并且在此基础上,对吸附干燥系统的性能及其影响因素作了较为全面的实验和理论研究,建立了大豆的吸附干燥模型,详细分析了系统中各操作参数之间的相互关系及其对干燥特性的影响,并对此进行了优化。本文分析了大豆初始湿含量、吸附剂与大豆的混合比、硅胶粒径、床层高度以及风速等因素对干燥过程的影响,同时分析了硅胶的吸水状况;对动态吸附和动静结合吸附干燥进行了对比分析。本文实验结果表明:通过加入硅胶吸附剂,促进了大豆流化,增加了大豆种子的湿分扩散率,提高了干燥速率;但是硅胶粒径的变化对于大豆干燥速率没有显著影响;大豆初始湿含量、混合比及风速对大豆的干燥速率影响较为显著:大豆初始湿含量越高,风速越高,干燥速率越快;混合比在2:1时干燥最快;通过实验还发现,动静结合吸附干燥与动态吸附干燥相比,干燥速率并无明显区别,但干燥产品质量提高,大豆爆裂率减少。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 概述
• 1.2 流化床干燥技术的发展
• 1.2.1 流化床干燥器
• 1.2.2 改型流化床干燥器
• 1.2.3 组合干燥装置
• 1.3 流化床干燥器的工作原理
• 1.3.1 流化现象
• 1.3.2 流态化的两相理论
• 1.3.3 流化床内的混合
• 1.4 流化床接触吸附干燥技术的应用
• 1.4.1 几种典型接触吸附干燥技术
• 1.4.2 接触吸附干燥应用进展
• 1.5 谷物干燥技术的研究与进展
• 1.5.1 谷物干燥原理
• 1.5.2 谷物干燥的过程
• 1.5.3 谷物干燥方法
• 1.5.4 谷物干燥设备
• 1.5.5 谷物干燥的影响因素
• 1.6 本文研究内容
• 2 谷物干燥理论基础
• 2.1 物料的含水率
• 2.1.1 湿基含湿量与干基含湿量
• 2.1.2 大豆的平衡含水率
• 2.2 大豆的干燥条件
• 2.3 谷物干燥品质
• 2.4 谷物干燥理论模型
• 2.4.1 单粒谷物的流化床干燥模型
• 2.4.2 接触吸附干燥模型
• 2.4.3 接触吸附干燥模型边界条件
• 2.4.4 接触吸附干燥模型方程求解
• 3 大豆吸附干燥实验研究
• 3.1 实验物料
• 3.2 实验原理
• 3.2.1 接触吸附干燥原理
• 3.2.2 流态化吸附干燥原理
• 3.3 静态吸附干燥实验设计
• 3.3.1 静态吸附干燥实验步骤
• 3.3.2 静态吸附干燥实验操作条件
• 3.4 动态及动静结合吸附干燥实验设计
• 3.4.1 动态及动静结合吸附干燥实验流程图
• 3.4.2 动态吸附干燥实验设计
• 3.4.3 动静结合吸附干燥实验设计
• 4 实验结果与讨论
• 4.1 影响静态吸附干燥的因素
• 4.1.1 大豆初始湿含量对干燥过程的影响
• 4.1.2 混合比对大豆干燥速率的影响
• 4.1.3 粒径对大豆干燥速率的影响
• 4.1.4 床层高度对大豆干燥速率的影响
• 4.2 影响动态吸附干燥的因素
• 4.2.1 混合比对大豆干燥速率的影响
• 4.2.2 风速对大豆干燥速率的影响
• 4.2.3 粒径对大豆干燥速率的影响
• 4.2.4 床层高度对大豆干燥速率的影响
• 4.2.5 温度对大豆干燥的影响
• 4.3 影响动静结合吸附干燥的因素
• 4.3.1 混合比对大豆干燥速率的影响
• 4.3.2 粒径对大豆干燥速率的影响
• 4.3.3 不同动静结合周期对大豆干燥速率的影响
• 4.4 动静结合吸附干燥与动态吸附干燥的对比分析
• 5 结论
• 6 展望
• 7 参考文献
• 8 攻读学位期间发表论文情况
• 9 致谢
• 10 附录