薄膜干燥过程传热分析计算及干燥箱优化设计

论文摘要

气体射流冲击干燥广泛应用于化工、食品、纺织和造纸等行业。冲击射流的优点在于不仅可以通过控制气体流速和温度来改变热质传递过程,还可以通过改变喷嘴尺寸、喷嘴与喷嘴之间的距离、喷嘴距冲击物料表面的距离等几何参数来控制传递过程,从而得到高质量的产品。关于气体射流冲击干燥,多是针对不同喷嘴结构的干燥介质传热特性的研究。对于整个干燥过程的分析,还没有相关文献进行全面的报道。本文从热力学角度出发,在研究喷嘴下流体热物性的基础上,确立了冲击物料表面传热系数的计算方法。并通过分析干燥介质温度、溶剂汽化潜热以及干燥介质定压比热容三个因素的影响,得出溶剂汽化潜热是修正物料表面传热系数的最主要因素。修正后计算的表面传热系数值更能满足工程应用的要求。同时,本文还针对整个物料的干燥工艺,建立了薄膜物料干燥过程的物理模型以及传热传质数学模型,绘制出干燥过程中薄膜相对湿含量及表面温度随时间变化的曲线。以压敏胶干燥为例,模拟计算整个干燥过程,将模拟数据与实验数据对比后证明了该模型正确性,并分析了干燥过程。以获得最大表面传热系数为目标,针对特定干燥工艺,进行了干燥箱内喷嘴的尺寸优化设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 射流冲击理论基础
• 1.1 射流冲击概述
• 1.2 射流冲击分类
• 1.3 射流冲击流场划分
• 1.4 射流冲击的特点及与平行流动的区别
• 1.5 本章小结
• 第二章 狭缝型喷嘴下流体物性分析
• 2.1 狭缝型喷嘴下流体的温度分布
• 2.2 狭缝型喷嘴下流体的速度分布
• 2.3 狭缝型喷嘴冲击面压力分布
• 2.3.1 假设
• 2.3.2 控制方程
• 2.3.3 压力分布
• 2.4 冲击表面努塞尔数（Nu ）的确定方法
• 2.5 不同参数对冲击表面上Nu 分布的影响
• 2.5.1 喷嘴宽度对冲击表面上Nu 分布的影响
• 2.5.2 喷嘴高度对冲击表面上Nu 分布的影响
• 2.5.3 射流介质速度对冲击表面上Nu 分布的影响
• 2.5.4 射流介质温度对冲击表面上Nu 分布的影响
• 2.6 本章小结
• 第三章 冲击物料表面传热系数的确定
• 3.1 冲击物料表面传热系数的确定方法
• 3.2 表面传热系数的修正及分析
• 3.3 表面传热系数修正的影响因素分析
• 3.3.1 干燥介质与湿物料温差对修正系数的影响
• 3.3.2 溶剂汽化潜热对修正系数的影响
• 3.3.3 干燥介质定压比热容对修正系数的影响
• 3.4 单喷嘴下冲击表面传热系数
• 3.5 表面传热系数求解方法的验证
• 3.6 本章小结
• 第四章 薄膜干燥传热传质模拟计算及分析
• 4.1 干燥工艺简易流程
• 4.2 干燥规律
• 4.3 薄膜干燥物理模型
• 4.4 薄膜干燥传热传质数学模型
• 4.5 压敏胶干燥模拟求解
• 4.6 压敏胶干燥实验
• 4.7 干燥模拟数据与实验数据对比及分析
• 4.8 本章小结
• 第五章 薄膜物料干燥传热传质计算软件
• 5.1 软件运行环境
• 5.1.1 硬件环境
• 5.1.2 支持软件
• 5.2 软件功能
• 5.2.1 软件程序总框图
• 5.2.2 Nu 及表面传热系数计算框图
• 5.2.3 干燥过程物料表面温度、湿含量计算框图
• 5.3 软件各模块显示界面简介
• 5.4 本章小结
• 第六章 干燥箱喷嘴结构尺寸优化设计
• 6.1 目标函数影响因素分析
• 6.1.1 喷嘴间距对物料表面传热系数的影响
• 6.1.2 喷嘴宽度对物料表面传热系数的影响
• 6.1.3 喷嘴高度对物料表面传热系数的影响
• 6.1.4 喷嘴高度与宽度比对物料表面传热系数的影响
• 6.2 喷嘴结构优化数学模型
• 6.3 优化结果
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要