惰性粒子内热式振动流化床干燥膏状物料实验研究

论文摘要

工业上经常遇到膏糊状物料的干燥，干燥这类物料常用的带式干燥和喷雾干燥工艺，存在着设备体积庞大、气液接触不充分、传热传质效果差、热效率低的缺点。惰性粒子流化床干燥是干燥膏状物料的有效方法之一，但是干燥过程中所需热量全部由热空气提供，放空热损失大，热效率仍然较低。若在此类流化床中设置浸没加热管，对料层实施补充加热，就可减少空气用量，提高热效率，降低动力消耗。若引入机械振动则可改善气固接触，强化床内热质传递过程，并能促进团块状物料的分散破碎。本文结合内加热和振动的特点，将这两者同时引入惰性粒子流化床，提出了惰性粒子内热式振动流化床的干燥工艺，并就此展开相应的实验研究工作。在建立的惰性粒子内热式振动流化床实验装置中，以玻璃珠为惰性粒子，进行了流体力学特性、传热特性和干燥膏状物料的实验研究。流体力学特性实验中，研究了床层压降和最小流化速度的变化规律，结果表明，振动的引入可降低床层压降，而最小流化速度随惰性粒子直径和静床高度的增加而增大；传热实验结果表明，内加热管与床层间的传热系数随惰性粒子直径的增加而减小，随操作气速和振动频率的增大先增加后变化缓慢或呈现降低趋势，在气速1.6m/s、振动频率14.5Hz时达到最大；在干燥实验中，以膏状包膜钛白粉浆料为实验物料在该装置中进行小试实验，结果表明，体积传热系数增强因子随进风温度的增大而降低，随加料量、进风速度、振动强度和内加热功率的增大而增加。在模型研究方面，结合实验数据，用因次分析法获得了惰性粒子内热式振动流化床体积传热系数增强因子的准数关联式，并将实验数据与模拟值进行了比较，结果表明两者吻合较好。最后以小试实验结果为依据，设计建立了以饱和水蒸气为内加热热源的中试装置，模拟实际工业生产进行中试实验研究并取得了预期效果；证明用惰性粒子内热式振动流化床干燥高含水率的膏状物料切实可行，并具有较高的经济和实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 膏状物料常用干燥技术
• 1.2 惰性粒子流化床干燥
• 1.2.1 惰性粒子流化床介绍
• 1.2.2 惰性粒子的选择
• 1.2.3 物料停留时间及热敏性问题
• 1.2.4 惰性粒子流化床干燥器的应用与展望
• 1.3 振动流化床干燥
• 1.3.1 振动流化床介绍
• 1.3.2 振动流化床技术的研究现状
• 1.3.3 振动流化床干燥器的应用
• 1.4 惰性粒子内热式振动流化床干燥
• 1.5 干燥模型的研究与发展
• 1.6 本课题主要研究内容
• 第二章 实验装置及方法
• 2.1 流体力学实验
• 2.2 传热实验
• 2.3 干燥实验
• 2.3.1 实验材料的准备
• 2.3.2 实验参数的选取和调整
• 2.3.3 实验内容及装置
• 2.3.4 参数测量方法
• 2.3.5 实验指标
• 第三章 实验结果与分析
• 3.1 振动流化床流体力学特征研究
• 3.1.1 床层压降
• 3.1.2 最小流化速度
• 3.2 传热实验结果与分析
• 3.2.1 操作气速对传热系数的影响
• 3.2.2 振动频率对传热系数的影响
• 3.2.3 惰性粒子直径对传热系数的影响
• 3.2.4 基于关联式的传热系数分析
• 3.3 干燥实验结果与分析
• 3.3.1 增强因子与进风温度的关系
• 3.3.2 增强因子与进风速度的关系
• 3.3.3 增强因子与振动强度的关系
• 3.3.4 增强因子与加热功率的关系
• 3.3.5 增强因子与加料量的关系
• 3.4 增强因子的关联与验证
• 3.4.1 增强因子的关联
• 3.4.2 增强因子模拟值与实验值的比较
• 3.5 本章小结
• 第四章 中试实验研究
• 4.1 应用背景
• 4.2 中试实验
• 4.2.1 中试实验流程及设备
• 4.2.2 中试试验方案
• 4.3 中试实验结果与分析
• 第五章 结论
• 主要符号说明
• 参考文献
• 发表论文
• 致谢