大型蒸汽列管回转干燥机干燥PTA传热机理的研究

论文摘要

大型蒸汽列管回转干燥机是生产PTA半成品和最终产品的重要设备之一,其性能及运行状况直接影响到PTA最终产品质量。大型蒸汽列管回转干燥机内的干燥过程是一个复杂的传热传质过程。目前,还没有一种适用于大型蒸汽列管回转干燥机干燥PTA传热传质过程描述的模型,对其传热传质机理的研究也极少,对大型蒸汽列管回转干燥机干燥PTA传热传质机理研究的匮乏成为制约国内用于干燥PTA蒸汽列管回转干燥机大型化设计及应用的瓶颈。为了降低PTA生产成本,提高企业的国际竞争力,加速干燥设备国产化,并把干燥设备的质量提升到一个新的高度,本文通过对国内外大型蒸汽列管回转干燥机进行详细综述的基础上,从传热机理的分析出发,通过对间接换热式大型蒸汽列管回转干燥机传热机理的分析研究,建立了一种适用于大型蒸汽列管回转干燥机内传热过程描述的CFD(Computational Fluid Dynamics)模型,用于模拟蒸汽列管回转干燥机内固体颗粒的运动轨迹、浓度场、速度场、温度场和列管表面的换热系数等结果。通过模拟结果与大量的实验数据的比较表明,该模型的模拟具有较高的精度,可为大型蒸汽列管回转干燥机的工程设计提供指导。本文在模拟的基础上,搭建了实验台,并进行了大量的实验研究,结合实验结果,对模型进行了优化。利用该模型,对大型蒸汽列管回转干燥机的结构和操作参数进行了优化。本文所建立的模型,已经多次用于蒸汽列管回转干燥机的设计开发当中,实践表明该模型对蒸汽列管回转干燥机的设计具有很好的指导意义。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 干燥技术的现状和发展趋势
• 1.1.1 干燥技术的现状
• 1.1.2 干燥技术的发展趋势
• 1.2 干燥设备的研究现状
• 1.3 课题背景
• 1.4 研究目的、内容及其路线
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 研究路线
• 第二章 干燥机建模概述
• 2.1 蒸汽列管回转干燥机的工作原理简述
• 2.2 数学建模特点
• 2.3 干燥过程模型化概述
• 2.4 本章小节
• 第三章 实验系统及实验方法
• 3.1 实验目的
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 实验系统
• 3.2.2 实验方案
• 3.3 实验结果及分析
• 3.3.1 物料的运动状态
• 3.3.2 换热管位置的变化对传热系数的影响
• 3.3.3 换热管间距的变化对传热系数的影响影响
• 3.3.4 转速的影响对传热系数的影响影响
• 3.3.5 填充率对传热系数的影响
• 3.3.6 干燥脱湿曲线
• 3.3.7 携湿气体对干燥过程的影响
• 3.4 本章小节
• 第四章 蒸汽列管回转干燥机CFD 模型建立及模拟结果分析
• 4.1 CFD 技术简介
• 4.1.1 CFD 技术现状
• 4.1.2 CFD 技术基本原理
• 4.1.3 CFD 技术计算方法
• 4.1.4 CFD 工作流程
• 4.2 FLUENT 软件简介
• 4.2.1 FLUENT 软件的组成
• 4.2.2 模拟步骤
• 4.3 CFD 模型的建立
• 4.3.1 物理模型
• 4.3.2 几何模型
• 4.3.3 数学模型
• 4.4 模拟结果及分析
• 4.4.1 颗粒浓度场模拟
• 4.4.2 温度分布模拟
• 4.4.3 携湿气体与列管间换热系数的模拟
• 4.4.4 结构优化的模拟
• 4.4.5 操作参数优化的模拟
• 4.5 CFD 模拟结果与实验数据误差分析
• 4.6 本章小节
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文结论
• 5.2 今后的工作展望
• 参考文献
• 发表论文及科研情况
• 致谢