氣流干燥過程的數(shù)值模擬.pdf

1、氣流干燥也稱“瞬間干燥”，是將散粒狀固體物料分散懸浮在高速熱氣流(空氣、惰性氣體、燃?xì)饣蚱渌鼰釟怏w)中，在氣力輸送下進(jìn)行干燥的一種方法。由于其氣固兩相直接接觸、相對速度高、接觸面積大，強(qiáng)化了傳質(zhì)和傳熱過程；又由于其物料停留時間短、溫升不高，特別適宜于處理熱敏性、易氧化、易燃燒的物料。因此氣流干燥在制藥、塑料、食品、化肥和染料等工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用。但目前對于氣流干燥過程的設(shè)計主要依賴實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)，缺乏對氣流干燥過程本質(zhì)的認(rèn)識和相應(yīng)的理論基礎(chǔ)

2、，這樣不僅浪費(fèi)了大量的人力、物料和能源，且受實(shí)驗(yàn)手段和分析方法的限制，給工藝過程的的開發(fā)、放大、控制、優(yōu)化帶來了困難。
　　本文以顆粒動力學(xué)理論和歐拉多相流模型為基礎(chǔ)，采用計算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics，CFD)的方法，對垂直管內(nèi)氣流干燥過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，圍繞該命題主要開展了以下研究工作：
　　(1)垂直管內(nèi)氣流干燥過程數(shù)學(xué)模型的建立?；跉W拉雙流體理論，運(yùn)用計算流體力學(xué)的方法對二維

3、垂直管中含濕顆粒氣流干燥過程建立了數(shù)學(xué)模型，并通過編寫自定義程序(Uer Defined Function，UDF)來描述氣流干燥過程中所需的相變模型。
　　(2)垂直管內(nèi)氣流干燥過程數(shù)學(xué)模型的驗(yàn)證。為驗(yàn)證模型的可行性，根據(jù)J.Baeyens等人[1]提供的實(shí)驗(yàn)工況，首先利用前處理軟件建立了垂直干燥管的幾何模型，并對幾何模型劃分了網(wǎng)格。對垂直管中聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，PVC)的干燥過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過

4、其測得的氣相溫度和顆粒濕含量沿干燥管長度的變化以及干燥速率的實(shí)驗(yàn)值，將數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，取得了較好的一致性，證明了模型的可行性。
　　(3)垂直管內(nèi)氣流干燥過程數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用。利用建立的模型，根據(jù)實(shí)際聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)中試生產(chǎn)裝置的氣流干燥單元，對垂直干燥管中氣流干燥過程進(jìn)行數(shù)值模擬，得到了更加豐富的模擬結(jié)果，包括壓力場、速度場、濕度場和溫度場在干燥管內(nèi)的軸向和徑向分布規(guī)律，并針對熱空氣溫度