氣流干燥過(guò)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(duì)速度高、接觸面積大，強(qiáng)化了傳質(zhì)和傳熱過(guò)程；又由于其物料停留時(shí)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(duì)于氣流干燥過(guò)程的設(shè)計(jì)主要依賴實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)，缺乏對(duì)氣流干燥過(guò)程本質(zhì)的認(rèn)識(shí)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(guò)程的的開發(fā)、放大、控制、優(yōu)化帶來(lái)了困難。
　　本文以顆粒動(dòng)力學(xué)理論和歐拉多相流模型為基礎(chǔ)，采用計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics，CFD)的方法，對(duì)垂直管內(nèi)氣流干燥過(guò)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(guò)程數(shù)學(xué)模型的建立?；跉W拉雙流體理論，運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)的方法對(duì)二維

3、垂直管中含濕顆粒氣流干燥過(guò)程建立了數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)編寫自定義程序(Uer Defined Function，UDF)來(lái)描述氣流干燥過(guò)程中所需的相變模型。
　　(2)垂直管內(nèi)氣流干燥過(guò)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(duì)幾何模型劃分了網(wǎng)格。對(duì)垂直管中聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，PVC)的干燥過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過(guò)

4、其測(cè)得的氣相溫度和顆粒濕含量沿干燥管長(zhǎng)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(duì)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(guò)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(duì)垂直干燥管中氣流干燥過(guò)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(chǎng)、速度場(chǎng)、濕度場(chǎng)和溫度場(chǎng)在干燥管內(nèi)的軸向和徑向分布規(guī)律，并針對(duì)熱空氣溫度