太陽(yáng)能污泥干燥系統(tǒng)流動(dòng)傳熱特性的研究.pdf

1、污泥脫水處理后的含水率在80%左右,遠(yuǎn)高于可資源化利用的含水率范圍,因此必須對(duì)污泥進(jìn)行干燥處理。傳統(tǒng)的污泥熱干燥設(shè)備運(yùn)行能耗大,投資成本高,難以推廣,尋求一種節(jié)能環(huán)保型的污泥干燥方式成為相關(guān)領(lǐng)域的重要研究方向。太陽(yáng)能污泥干燥系統(tǒng)利用可再生能源——太陽(yáng)能作為熱源,能夠有效減小污泥干燥設(shè)備能耗及運(yùn)行成本。研究系統(tǒng)中所涉及的流動(dòng)傳熱問(wèn)題是進(jìn)行太陽(yáng)能干燥系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容,可為發(fā)展高效節(jié)能的污泥干燥技術(shù)提供理論依據(jù),具有重要的研究?jī)r(jià)值。本文在科

2、技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金(09C26213200875)的資助下,研發(fā)太陽(yáng)能污泥干燥系統(tǒng),并從理論分析、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)測(cè)量等方面對(duì)系統(tǒng)中所涉及的流動(dòng)傳熱問(wèn)題展開(kāi)研究,主要工作如下:
　　 1.對(duì)污泥干燥過(guò)程中水分蒸發(fā)的傳熱傳質(zhì)規(guī)律進(jìn)行研究。通過(guò)建立污泥干燥水分蒸發(fā)的數(shù)學(xué)模型,對(duì)影響蒸發(fā)的有關(guān)因素進(jìn)行分析,結(jié)果表明:提高干燥介質(zhì)溫度,增大氣流流速可以有效提高污泥干燥速率。并從理論上研究污泥干燥過(guò)程中粘壁現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和污泥粘壁量的

3、影響因素,為污泥干燥器設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。
　　 2.從理論上分析影響太陽(yáng)能污泥干燥室內(nèi)熱濕環(huán)境的相關(guān)因素并進(jìn)行熱工計(jì)算。設(shè)計(jì)和建立太陽(yáng)能干燥室測(cè)試試驗(yàn)臺(tái),對(duì)室內(nèi)溫濕度進(jìn)行測(cè)量。對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證熱工計(jì)算中室內(nèi)平均溫度與室內(nèi)吸收太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算方法的可行性,為數(shù)值模擬計(jì)算邊界條件的設(shè)定提供參考。
　　 3.應(yīng)用Fluent軟件對(duì)太陽(yáng)能干燥室中的熱濕環(huán)境進(jìn)行模擬,分析了不同通風(fēng)形式和通風(fēng)量下太陽(yáng)能房?jī)?nèi)的溫度場(chǎng)和濕度場(chǎng)。模擬結(jié)

4、果表明:兩出口排風(fēng)形式的太陽(yáng)能污泥干燥室可以形成良好的干燥微環(huán)境。當(dāng)兩出口排風(fēng)風(fēng)速≥5m/s時(shí),室內(nèi)干燥區(qū)域溫度高于室外環(huán)境溫度,同時(shí)相對(duì)濕度低于室外環(huán)境相對(duì)濕度,且增大出流風(fēng)速,干燥區(qū)域內(nèi)空氣擾流強(qiáng)度增強(qiáng),此工況下有利于干燥室內(nèi)污泥水分的蒸發(fā)。模擬結(jié)果為系統(tǒng)中太陽(yáng)能房設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
　　 4.提出太陽(yáng)能污泥干化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,結(jié)合數(shù)值模擬和試驗(yàn)結(jié)果對(duì)該方案進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)工程熱力學(xué)相關(guān)理論建立太陽(yáng)能污泥干燥室內(nèi)熱濕輸運(yùn)數(shù)學(xué)模型