用于颗粒状相变材料的流化床干燥研究

摘要

流化床技术作为一种成熟的化工生产技术，因其优良的气固两相流流动特性得以在化工、制药、能源等各个行业占据不可或缺的地位。对于其干燥方面的应用，各种形式的流化床已经取得了良好的效果。 相变储能材料作为一种新型材料，可以在建筑、电力、交通等各个方面提供节能方案。而在各类相变材料中，固—固相变储能材料因其相变前后形状基本不发生改变、无需额外结构进行封装的优势，有着广阔的发展前景。这种复合相变材料在生产加工成型后，表面会附着大量有机组分。这些有机组分在运输过程中会使颗粒板结，对相变材料颗粒的使用造成影响。 本文为了解决这个问题，提出用流化床的方式进行干燥。流化床的优势在于处理量大；物料在流化床干燥器内的停留时间可以自由调节，操作弹性大；设备结构简单错做方便。本文进一步的引入固体热载体颗粒，提高了流化床干燥的效率和能量利用率。 本文通过多个软件耦合计算来分析颗粒的运动状态，同时通过实验来修正颗粒与干燥气之间的干燥方程，最终在fluent软件中模拟了含固体热载体流化床内的工作状态。 研究表明，干燥气的温度，流化床结构的尺寸，以及固体热载体的流量，都会对相变材料颗粒的干燥产生显著的影响。最终得出流化床干燥最佳工作条件：干燥气气速3m/s、干燥气温度100℃、相变材料颗粒进料速度160g/s、固体热载体颗粒进料速度60g/s、溢流堰高度30mm、流化床长度400mm。在此工况下，可以高效完成相变材料颗粒表面有机组分的干燥。

目录

声明

1 文献综述

1.1 引言

1.2 流化床

1.2.1 流化床干燥

1.2.2 流化床的发展及研究现状

1.2.3 流化床在不同行业的应用

1.3 固体热载体干燥

1.3.1 固体热载体简介

1.3.2 固体热载体在不同领域的应用

1.4 CFD 概述

1.4.1 气固两相流干燥数值模拟

1.4.2 多元混合物的模拟的发展

1.5 本文研究意义与内容

1.5.1 课题研究意义

1.5.2 本文研究内容

2 相变材料干燥实验及传热模型建立

2.1 实验装置与材料

2.1.1 实验装置流程图

2.1.2 实验设备及用途

2.1.3 实验材料

2.2 相变材料干燥实验

2.2.1 实验方案

2.2.2 实验步骤

2.2.3 实验结果处理

2.3 实验数据分析

2.3.1 各因素对干燥时间的影响

2.3.2 各因素对颗粒干基湿度的影响

2.4 干燥模型的建立

2.4.1 干燥重要方程

2.4.2 干燥模型建立

2.5 本章小结

3 流化床流动冷态数值模拟

3.1 EDEM软件与模型设置

3.1.1 边界条件及初始条件

3.1.2 模型验证及网格无关性验证

3.2 流化床流动特性研究

3.2.1 流化床形成过程

3.2.2 流化床压降特性研究

3.3 流化床内颗粒速度研究

3.3.1 气速对颗粒速度的影响

3.3.2 溢流堰高度对颗粒速度的影响

3.4 相变材料颗粒停留时间研究

3.4.1 进料速度对停留时间的影响

3.4.2 气速对停留时间的影响

3.5 本章小结

4 流化床干燥热态数值模拟

4.1 流化床干燥模型建立

4.1.1 多相流模型

4.1.2 边界条件及初始条件

4.2 流化床工艺参数研究

4.2.1 干燥气温度对干燥的影响

4.2.2 流化气速对干燥的影响

4.2.3 进料速度对干燥的影响

4.3 流化床设备结构研究

4.3.1 溢流堰高度对干燥的影响

4.3.2 流化床长度对干燥的影响

4.4 本章小结

5 含固体热载体流化床数值模拟

5.1 固体热载体与颗粒的混合状态研究

5.1.1 固体热载体对体积分数的影响

5.1.2 固体热载体对停留时间的影响

5.2 固体热载体对相变材料颗粒的影响

5.2.1 固体热载体对颗粒温度的影响

5.2.2 固体热载体对颗粒干基湿度的影响

5.3 本章小结

结论

参考文献

致谢

大连理工大学学位论文版权使用授权书