膨化飼料特性及帶式穿流干燥機氣流場數(shù)值模擬研究.pdf

1、本課題對膨化飼料本身的物理、熱特性參數(shù)進(jìn)行了測定,并通過薄層熱風(fēng)干燥試驗,研究了膨化飼料的干燥特性。同時,運用計算流體力學(xué)CFD對帶式穿流干燥機干燥膨化飼料時的氣流場分布情況進(jìn)行數(shù)值模擬,以便準(zhǔn)確地了解干燥機內(nèi)的氣流分布情況,為膨化飼料干燥機的設(shè)計提供基礎(chǔ)理論依據(jù)。研究的主要結(jié)論如下:
　　 (1)兩種膨化飼料近似為當(dāng)量粒徑分別為8.1mm、9.8mm的膨化飼料。當(dāng)量粒徑8.1mm、9.8mm的膨化飼料孔隙率平均值分別為0.33

2、47、0.3424。膨化飼料的密度隨著含水率增加而增大。用KD2PRO熱特性分析儀測量膨化飼料的比熱容,得到其比熱容隨著含水率增加而增大。
　　 (2)采用KD2PRO熱特性分析儀測量膨化飼料的導(dǎo)熱系數(shù),結(jié)果表明,膨化飼料的導(dǎo)熱系數(shù)與其含水率、溫度呈正相關(guān)關(guān)系。當(dāng)量粒徑為8.1mm的膨化飼料在含水率為3.69％-32.93％,溫度為45℃時,導(dǎo)熱系數(shù)值為0.0543-0.1627Wm-1K-1。當(dāng)量粒徑為9.8mm的膨化飼料在含

3、水率為3.17％-31.26％,溫度為45℃時,導(dǎo)熱系數(shù)值為0.0623-0.1597Wm-1K-1。
　　 (3)利用靜態(tài)平衡法,測量膨化飼料的解吸平衡含水率。結(jié)果表明,膨化飼料解吸平衡含水率隨著空氣相對濕度的增加而升高,隨著空氣溫度的升高而降低。在溫度為30℃,相對濕度為11.28％-92.31％時,當(dāng)量粒徑8.1mm的膨化飼料解吸平衡含水率為6.43％-31.04％(％d.b.)。在不同的相對濕度區(qū)間,膨化飼料解吸平衡含水

4、率的變化有所不同,當(dāng)量粒徑8.1mm的膨化飼料解吸平衡含水率在相對濕度為10％-65％的環(huán)境中變化較小,而在相對濕度大于65％的環(huán)境中解吸平衡含水率隨著相對濕度的提高而迅速升高。用ModifiedHalsey模型描述膨化飼料的解吸平衡含水率最合適,此時模型的平均相對誤差P=4.46％,標(biāo)準(zhǔn)差S.E=0.0078,決定系數(shù)R2=0.9834,模型的預(yù)測值與試驗值間的最大殘差值為2.04％。
　　 (4)使用GZ-1型循環(huán)熱風(fēng)干燥機

5、,進(jìn)行膨化飼料薄層干燥試驗,并繪制干燥速率曲線。結(jié)果表明,熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)速度、膨化飼料初始含水率對干燥速率的影響均極顯著。膨化飼料在整個干燥過程中,干燥初始階段干燥速率較小,隨著干燥時間的延長,干燥速率逐漸增大并達(dá)到最高點,干燥后期階段干燥速率又逐漸減小,在整個干燥過程中沒有明顯的恒速干燥階段。薄層干燥試驗數(shù)據(jù)的非線性回歸分析表明,可采用Page模型方程和修正的Page模型方程來描述膨化飼料的薄層干燥過程。
　　 (5)利用物料

6、平衡計算得出生產(chǎn)能力為3000kg/h膨化飼料的帶式穿流干燥機關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)以及主要工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上,運用Fluent軟件對多層帶式穿流干燥機的氣流場進(jìn)行了數(shù)值模擬,得出進(jìn)風(fēng)口布置在帶式干燥機的寬度方向上時,氣流在干燥機的整個長度、高度方向上分布不均勻,熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)口處和冷風(fēng)出風(fēng)口處氣流速度較高,干燥箱內(nèi)壁與膨化飼料床層邊緣處間的氣流速度要高于內(nèi)部的氣流速度。通過改變帶式穿流干燥機進(jìn)風(fēng)口的位置,如布置在長度方向上或選擇從干燥箱底部直接進(jìn)風(fēng),可