循环流化床中C类颗粒流化干燥过程研究

论文摘要

循环流化床(CFB)作为一种新兴反应器,具备结构简单、生产能力大、气固接触效率高、可处理流化粘性颗粒等优点,成为近年来气固两相干燥应用研究新方向。为将循环流化床技术应用于C类颗粒干燥,在自建的循环流化床(内径0.104m×高2.35m)内,以玉米淀粉(dp=8μm,ρp=800kg/m3)为研究对象,分别进行了冷模及干燥实验研究。实验证明:循环流化床能实现C类颗粒的流化、干燥;提升管高度增加,系统操作弹性增大,物料循环更为稳定。冷模实验主要考察了不同表观气速及装料量对淀粉颗粒气固流动特性的影响。研究结果显示:正常循环回路压力曲线呈“8”字型分布;主床截面平均颗粒浓度分布总体上为下浓上稀;系统各点压力、截面平均颗粒浓度、物料循环速率均与表观气速及装料量密切相关,其中物料循环速率在本实验条件下的经验式为:干燥实验分别在间歇与连续系统中进行。间歇系统考察了初始含水率、气速、进风温度等操作条件对淀粉干燥特性及干湿分离情况的影响。研究表明:随着气速及进风温度的增加,平均干燥速率、分离速率均增大,临界含水率先降后升,分离含水率下降;颗粒出料时间随进风温度的增加逐渐提前,随气速的增加先延迟后提前;气速对淀粉干燥及分离特性的影响最为显著。连续系统主要考察了进料速率、进风温度及气速等操作参数对淀粉平均停留时间及出口含水率的影响,并与快速流化床干燥结果进行了比较。研究结果表明:颗粒平均停留时间、淀粉出口含水率均随气速及进风温度的增加而降低;平均停留时间受进料速率的影响不大,淀粉出口含水率随进料速率的增加而增加;相同操作条件下,淀粉在循环流化床中的干燥效果优于快速流化床。在Luikov干燥理论基础上,建立了循环流化床干燥过程中玉米淀粉瞬时含水率与时间关系的数学模型。通过验证,其理论值与实验值相符较好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 研究背景及意义
• 1.3 本课题主要内容
• 第二章 文献综述
• 2.1 C 类颗粒流化干燥研究现状
• 2.1.1 C 类颗粒的特点
• 2.1.2 C 类颗粒的流态化研究
• 2.1.3 C 类颗粒的干燥研究
• 2.2 循环流化床研究进展
• 2.2.1 循环流化床及其应用
• 2.2.2 结构参数的研究
• 2.2.3 气固两相流动研究
• 2.2.4 循环流化床流动模型的建立
• 2.2.5 循环流化床内C 类颗粒流化研究
• 2.2.6 循环流化床干燥过程研究
• 第三章 实验部分
• 3.1 装置的建立
• 3.1.1 设计说明
• 3.1.2 物料循环系统
• 3.1.3 电加热器
• 3.1.4 螺杆进料机
• 3.1.5 布袋除尘器
• 3.1.6 设备一览表
• 3.2 实验流程
• 3.2.1 冷态实验流程
• 3.2.2 干燥实验流程
• 3.3 实验物料及流化、干燥介质
• 3.4 实验方法
• 3.4.1 冷态实验
• 3.4.2 干燥实验
• 3.5 实验参数的计算
• 3.5.1 物料循环速率
• 3.5.2 截面平均颗粒浓度
• 3.5.3 颗粒含水率
• 3.5.4 干燥速率
• 3.5.5 分离速率
• 3.5.6 持料量
• 3.5.7 平均停留时间
• 第四章 冷态实验结果与讨论
• 4.1 压力平衡的研究
• 4.2 主床颗粒浓度分布
• 4.3 颗粒循环速率的研究
• 4.4 本章小结
• 第五章 干燥实验结果与讨论
• 5.1 间歇干燥部分
• 5.1.1 干燥特性研究
• 5.1.2 干湿分离研究
• 5.2 连续干燥部分
• 5.2.1 连续干燥的实现
• 5.2.2 不同操作参数对平均停留时间的影响
• 5.2.3 不同操作参数对出口含水率的影响
• 5.3 本章小结
• 第六章 循环流化床干燥模型
• 6.1 循环流化床干燥模型的确定
• 6.2 方程的判定与分析
• 6.3 待定系数的确定
• 6.3.1 系数N 的确定
• 6.3.2 系数k 的确定
• 6.4 模型的验证
• 6.5 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 存在不足与研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的论文发表情况