内热式蒸汽回转干燥机内流场温度场数值模拟

论文摘要

蒸汽管式回转干燥机的工作原理是传导与对流同时进行,相当于传统回转筒干燥机加内热,是在通热风的同时其内部蒸汽管又有传导换热的组合干燥。本文以前处理器Gambit、解算及后处理器Fluent为基础、以蒸汽回转干燥机为研究对象,建立了内热式蒸汽回转筒内流体的三维模型、定义了合理的计算区域和边界条件,并对立体模型进行网格划分。再以建立好的网格文件为基础采用标准K-ε湍流模型对回转筒内流体进行单相气流和气固两相的数值模拟。经过仿真计算,得到蒸汽回转筒内气体的温度场、速度场、压力场的分布和湿物料在干燥机内水分的干燥情况。气体相的数值模拟计算结果表明,热风在蒸汽回转筒内的流动受到扬料抄板、进料螺旋板、出料螺旋板以及蒸汽回转筒壁这些旋转区域的影响,蒸汽管的分布影响了热风在筒体内的扩散。改变筒体旋转的速度,可得切向速度的增加使热风在筒内的分布更均匀。在气固两相的数值模拟中采用污泥作为物料,在蒸汽管内通入蒸汽的同时在回转筒内加入热风气流,同时进行热对流和热传导。分析收敛后的各个云图,得出各参数在回转筒内的发展趋势。首先,物料的运动受热风和筒体旋转的影响。其次,温度云图和速度云图表明其主要工作区在z=11.5m到z=15m之间。在这一区域,温度和速度的变化梯度较大,说明蒸发过程主要在这一区域进行。通过比较在不通入蒸汽情况下和通入蒸汽情况下,两者在不同截面的温度场、速度场和压力场,特别是在出料口物料含水量的不同,突出蒸汽管在干燥过程中所起的主导作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及背景情况
• 1.2 课题研究目的
• 1.3 干燥技术及两相流的数值模拟进展
• 1.4 内热式蒸汽回转干燥机的工作原理
• 1.5 主要研究内容与方法
• 第2章 计算流体力学和热力学基础
• 2.1 计算流体力学
• 2.1.1 引言
• 2.1.2 流体力学的相关概念
• 2.1.3 流体流动的控制方程
• 2.1.4 计算流体力学的求解过程
• 2.2 热力学基础
• 2.2.1 三种基本热传递方式
• 2.2.2 材料热基本属性
• 第3章 数值模拟和几何模型的创建
• 3.1 FLUENT简介
• 32 FLUENT可以求解的问题
• 3.3 FLUENT求解问题的实施步骤
• 3.4 算法求解器的选择
• 3.5 多相流模型的选择
• 3.6 湍流模型的选择
• 3.7 边界条件类型和设置
• 3.8 多相多组分的设置
• 3.9 CFD计算模型的建立
• 3.9.1 引言
• 3.9.2 PRO/E三维建模
• 3.9.3 网格划分
• 3.10 本章小结
• 第4章 蒸汽回转筒内气相的数值模拟
• 4.1 引言
• 4.2 解算器及后处理器Fluent基础
• 4.2.1 Fluent的连续性方程
• 4.2.2 Fluent的计算模型
• 4.2.3 Fluent求解技术
• 4.3 气相的数值模拟
• 4.3.1 气相的简化
• 4.3.2 边界条件和初始条件的确定
• 4.3.3 求解的设定
• 4.4 计算结果分析
• 4.4.1 气相温度分析
• 4.4.2 气相速度分析
• 4.4.3 气相压力分析
• 4.5 修改参数后的计算结果分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 蒸汽回转筒内气固两相流数值模拟
• 5.1 引言
• 5.2 物料物性
• 5.3 双流体的数值模拟
• 5.3.1 边界条件和初始条件的确定
• 5.3.2 求解的设定
• 5.4 结果分析
• 5.4.1 温度场分析
• 5.4.2 速度场的分析
• 5.4.3 压力分析
• 5.5 无蒸汽通入时的结果分析
• 5.5.1 温度分析
• 5.5.2 速度分析
• 5.5.3 压力分析
• 5.5.4 含水量分析
• 5.6 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 新颖之处
• 6.3 不足与展望
• 参考文献
• 致谢