水平撞击流干燥器撞击过程实验研究

摘要

撞击流干燥是干燥领域内新发展起来的一种理论和技术，它在提高干燥效率方面具有突出的优点。目前在干燥大量应用于工业生产的大环境下，撞击流的优点使它具有广阔的应用前景。当前撞击流的研究已经引起了国内外很多学者和工程技术人员的重视，但是对它的研究仍然还不足够，还有很多内容需要研究人员去努力探究，特别是撞击流技术在干燥中的应用。 本文首先分析了撞击流能够提高传热传质效率的理论基础和微观机理，解释了发展撞击流的重要性和必要性。本文还针对强化传热传质所关心的参数：物料颗粒与气流的相对速度，分别从理论、数值模拟计算和实验的角度揭示了撞击流系统中的流动结构。该流动结构包括加速管内部和撞击区的速度分布，每个区又分别包含气流介质流场分布和颗粒流场的分布。在理论分析中，本文建立了气流流场的数学模型和单颗粒的运动模型。气流流场的数学模型具有一定的普适性，对一般的流场都可以应用。气流场的模拟计算，本文应用的是Fluent公司生产的Fluent软件，采用SIMPLE(Semi-ImplicitMethodforPressure-LinkedEquations)算法计算。该软件是近年来涌现的计算机辅助流场计算软件中比较优秀的一个。SIMPLE算法是最早得到大家认可的求解压力——速度耦合方程的半隐方法。实验中本文应用现在国际上测量流场比较先进的仪器：PIV粒子成像速度仪和CCD高速摄影仪。它们的共同特点是采用光学成像原理，对流场没有干扰，能够真实的反映流场的原貌。其中PIV能够反映瞬间流场，CCD高速摄影仪反映的则是颗粒的运动过程。 最后本文得出了撞击流系统中的流场结构，颗粒最大渗入深度以及颗粒在系统中的停留时间等干燥器设计需要的参数。

目录

文摘

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第一章绪论

§1.1引言

§1.2撞击流干燥

§1.2.1基本原理

§1.2.2撞击流系统的性质

§1.2.3撞击流研究的发展历程

§1.4本文的工作

参考文献

第二章撞击流模型的研究

§2.1不可逆过程改进的研究

§2.2撞击流流场模型

§2.3单颗粒的运动模型

§2.3.1单颗粒运动的数学模型

§2.3.2模型中系数的确定

§2.3.3模型的解析解

§2.4多颗粒的运动

§2.5本章小结

参考文献

第三章撞击流流场的模拟计算

§3.1 Fluent软件介绍

§3.2 SIMPLE算法介绍

§3.3 F1uent模拟计算

§3.3.1模型简化

§3.3.2数值求解

§3.4结果分析

§3.5本章小结

参考文献

第四章撞击流流场的实验研究

§4.1撞击流流场实验系统组成

§4.2撞击流流场实验主要设备性能介绍

§4.2.1实验台本体系统

§4.2.2 PIV测试系统

§4.2.3 CCD高速摄影系统

§4.3实验工况的确定

§4.3.1加速管中气流速度u的确定

§4.3.2雷诺数Re的确定

§4.3.3流量的确定

§4.3.4加速管口间的距离l

§4.4实验内容及实验方案

§4.5本章小结

参考文献

第五章撞击流流场实验结果与分析

§5.1撞击区气流的速度分布

§5.1.1 PIV测量结果与分析(加速管间距为70mm)

§5.1.2三种工况下撞击区内速度场比较

§5.1.3不同加速管出口速度下撞击区速度场比较

§5.2颗粒在系统中的运动情况

§5.2.1停留时间与进口气流速度及加料方式的关系

§5.2.2颗粒的入射速度

§5.2.3颗粒的入射距离

§5.3本章小结

参考文献

第六章结论与展望

§6.1全文主要研究内容

§6.2不足之处和今后工作设想

致谢

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主要符号表

附录PIV测得的撞击区内流场的速度矢量图