入口旋流对均一粒径液滴喷雾干燥塔影响的数值模拟

均一粒径液滴喷雾干燥塔（MDSD）在生产均匀尺寸颗粒产品中发挥着较大优势,进一步优化其干燥过程操作尤为重要。集成离散相（DPM）和反应工程法（REA）干燥方法,通过耦合分散室和主干燥室模型,本研究开发了完整的MDSD三维计算流体力学模型。并系统探究了在干燥过程中分散气旋流、热空气旋流以及二者共同旋流对颗粒运动和最终干燥效果的影响。模拟结果表明,在30°入射角下加入旋流效果最优。同时引入分散室和干燥室旋流后发现,同向旋流比反向旋流带来的干燥效果提升2%,更比无旋流操作下的干燥效果提升30%。欲达到同样的干燥效果,引入同向旋流,塔身可缩短近12%。     

复式干燥装置

颗粒以流通的流化床作初步干燥再以旋风分离室作精干燥的复式干燥装置(以下简称旋风型干燥器),经实验室模型的试验表明,没有喷动床干燥器和流化床干燥器所有的缺点。物料在流通的流化床设备中初步干燥和普通的流化状态不同:在干燥器的下部主要是流化状态,而上部为气流输送状态。产品的精干燥在旋风干燥室中进行。旋风干燥室是一个气相悬浮系自切向引入的锥形干燥器。另外还有一条管道系统(图上设备1～4)接至旋风干燥室,供给补充气流。与喷动床的不同点在于旋风干燥室的各段上空气速度远大于颗粒旋扬速度。旋风干燥室的锥度是干燥过程强化的     

不同进风方式喷雾干燥过程的CFD模拟研究

根据实验室已有的旋流式干燥塔建立模型并按照相同尺寸建立直流干燥塔模型,对比了2种进风方式的干燥效果。模拟结果表明,旋流式干燥塔的干燥效果要好于直流式干燥塔,但也会有黏壁、过热等现象。因此在实验过程中对于高分子物料干燥时应该有关于干燥气体温度及在颗粒干燥塔内的停留时间的特殊操作要求。     

藕粉在旋流干燥器中的干燥动力学研究

实验研究了藕粉在旋流干燥器中不同操作参数下(进风温度50～80℃、气速1.5～3.5 m/s、进料速率0.001 7～0.002 7 kg/s)的干燥速率,建立了藕粉在旋流干燥器中的干燥动力学模型:U=a+bX+cX~2+dX~3,并进行了模型验证。结果表明该经验模型在一定因素水平范围内具有比较好的精度,研究结果对旋流干燥工艺参数的选择和旋流干燥器的设计有一定的参考价值。     

旋流场中小颗粒污染物凝并及运动特性研究

为研究旋流对小颗粒凝并过程的影响,研究通过整合Lech Gmachowski Brown凝并核模型、湍流凝并核模型和XIAO提出的剪切破碎核模型,建立了一个考虑剪切流影响的适用于全粒径范围的颗粒凝并模型。首先计算了初始粒径为0.5μm的颗粒凝并效率,对比前人实验数据,验证了新模型对于湍流场过渡区内颗粒凝并行为的适应性。然后考察了旋流运动对亚微米和微米级颗粒凝并的影响,结果表明,旋流影响了亚微米级颗粒的自由扩散,促使不同粒径颗粒分离,从而降低凝并效率;对于微米级颗粒,旋流增加了小颗粒的碰撞概率,但无法提升凝并效果,旋流速度越高,凝并效果越差;在旋流场中设置轴向扰流板,可以改善小颗粒凝并效果。     

过热蒸汽流化床干燥装置

结合过热蒸汽干燥和流化床干燥的各自特性，开发出一种新型的过热蒸汽流化床干燥装置，阐述了工作原理。以卧式多室过热蒸汽流化床干燥装置干燥酒糟为例进行了工艺设计和计算，在保证稳定工作的条件下，干燥室内的绝对压力为0．3MPa，干燥室进出口的工作介质温度分别为180℃和140℃，最佳操作流化速度为2．6m／s。试验结果表明：该卧式多室过热蒸汽流化床干燥装置具有干燥速率大、热效率高、被干产品质量好和干燥操作成本低等优点，特别适宜于初始湿分高而加工附加值低的农产物料的干燥。     

制备可再分散苯-丙乳胶粉的干燥温度探讨

采用喷雾干燥法制备苯-丙可再分散乳胶粉.探讨了干燥室进口温度对制备苯-丙可再分散乳胶粉及其性能的影响.结果表明,进口干燥空气的温度对乳胶粉的外观、粒径、含水率、再分散性、成膜性能、吸水率有较大影响.干燥温度升高,可再分散乳胶粉含水率降低,再分散液粒径减小,再分散性、成膜性都变好,吸水率提高.但温度过高(160 ℃)和过低(100 ℃)会使乳胶粒子在干燥过程中形成粒径较大的聚合物颗粒,导致粉体滤渣含量增加,对于苯-丙乳液来说,适当的喷雾干燥温度是120～140 ℃.红外光谱图表明:在100～160 ℃下的干燥没有明显改变乳胶粒子的分子结构.SEM图分析表明:干燥温度越高,再生膜越致密.     

陶瓷工业节能途径（续）

五、干燥方面的节能现有陶瓷厂制品干燥,有的采用隧道窑余热,有的另加热源(蒸汽、热风).作为干燥带的节能,首先应尽量利用窑炉余热.利用隧道窑余热时,可以利用隧道冷却带的余热,也可以利用隧道窑排出废气的热量.但是隧道窑冷却带余热去助燃要比用作干燥的热利用率高,所以在可能的条件下和有条件的地方,应尽量利用排出废气的热量来进行干燥,其次是提高干燥室本身的热效率:(1)将干燥室排出的废气进行再循环,在节能上也很有效果,尤其在设有方换热装置的干燥室上,干燥成型水分少的制品更有效.(2)干燥室外表面加保温层,也能节约热量.     

新型高效节能(PVC)旋流干燥装置运行技术总结

详细介绍了清华大学与江苏北方氯碱集团设计研究院共同设计的新式干燥流程-组合式节能旋流干燥系统。该干燥装置中的旋流干燥床的体积仅为旋风干燥装置的20%～30%，气流干燥塔的体积亦减少20%～30%，设备投资可节省约30万元，运行成本节约50万元（按5万t/a产能计），且节能效果好，操作弹性大，控制简单，对PVC树脂质量无不良影响。     

气固逆、并流多级旋流干燥器的流体力学行为研究

针对PVC等颗粒的干燥过程要求，设计并建立了多级旋流干燥系统．对其操作方式、流体力学特性进行了较为系统的研究．实验对气固逆流和气固并流两种操作方式分别进行了探讨．在多级旋流干燥器中成功地实现了气固逆流接触．并对旋流板结构、开孔率和操作气速对床层压降及床层平均密度的影响进行了研究，给出了气固逆流及并流操作时的操作性能曲线和操作窗口．     

油页岩过热蒸汽的干燥动力学

以油页岩颗粒作为干燥物料,以过热蒸汽和热空气分别作为干燥介质,进行了油页岩干燥实验的研究。当颗粒粒径减小时,油页岩干燥速率越大;过热蒸汽和热空气温度增大时,干燥速率也越大。对比相同条件下过热蒸汽和热空气干燥油页岩的平均干燥速率,发现当干燥介质温度超过逆转点温度时,过热蒸汽条件下的平均干燥速率大于热空气下的数值。实验得出粒径分别为9,7,5 mm的油页岩颗粒逆转点温度值分别是154,179,177℃;逆转点温度值是个变量,随颗粒粒径大小变化而变化。颗粒粒径越大时逆转点温度值越小,粒径较小时逆转点变化不大。采用薄层干燥模型对油页岩的干燥数据进行动力学模拟,可得修正Page模型(Ⅱ)干基水分比w模拟值与实验值的最大绝对偏差是12%,综合比较发现修正Page模型(Ⅱ)能较好地描述油页岩在过热蒸汽条件下的干燥过程。     

旋流中间包夹杂物碰撞去除的数值模拟

旋流中间包是在中间包注流区内设置旋流室，钢液经长水口从旋流室底部沿着切线方向流入中间包内，使重力势能转化为旋转动能，旋转的钢液促使夹杂物向旋流室中心聚集，促进夹杂物碰撞聚合长大。用ANSYS Fluent中的PBM模型模拟了夹杂物在旋流中间包内碰撞聚合长大，用DPM模型模拟不同粒径夹杂物的轨迹和去除率。结果表明，相同操作条件下，考虑夹杂物之间的碰撞聚合时，无旋流室中间包的夹杂物平均直径从3.93 μm增至4.25 μm，夹杂物去除率为40.07%；旋流中间包夹杂物的平均直径从3.93 μm增至4.35 μm，夹杂物去除率从30.09%提升至43.20%。旋流中间包对夹杂物的去除能力优于无旋流室中间包。     

铜闪速炉分散风旋流喷吹的数值模拟

提出将现有铜闪速炉中央扩散型精矿喷嘴中的分散风由径向直吹改为旋流喷吹方式,采用FLUENT 6.3软件对2种喷吹方式下反应塔内气粒两相的速度、温度、浓度等的分布特点进行了深入分析. 结果表明,分散风旋流喷吹对改善炉内的气粒混合过程及熔炼反应效率均具有积极作用,旋流条件下氧气利用率提高了4.5%;但旋流喷吹方式下小颗粒受分散风影响显著,反应塔内烟尘发生率提高.     

中心气流与环形气流作用下颗粒射流的流动与混合特性

采用PIV测速系统和高速摄像仪对同轴气固两相射流进行了实验研究,着重考察了同轴射流结构和旋流对颗粒流动与混合特性的影响。结果表明,环形气流作用下颗粒获得的轴向速度比相同条件下中心气流作用下的颗粒轴向速度大,且气固两相的混合效果更佳,在这两种同轴射流结构下,颗粒的轴向速度仅在靠近喷嘴的横截面上分布较为均匀。而旋流,特别是强旋的引入不仅可以促进远场区颗粒速度的均布,而且能够有效地改善两相混合效果。     

升华干燥过程的(火用)损失分析

通过对物料在升华干燥过程中的Yong损失分析，建立了升华干燥过程的Yong损失分析模型。结合升华干燥动力学模型和Yong损失分析模型，以牛肉为冷冻干燥过程的模型物料，计算了物料表面加热温度、干燥室压力和物料厚度等操作条件的变化对升华干燥过程Yong损失的影响。计算结果表明：随着干燥室压力的增大，物料的Yong损失减小;随着物料表面加热温度的降低，Yong损失减小：随着物料厚度的减小，Yong损失逐渐减小；在冷冻干燥过程中，Yong损失主要集中在升华干燥阶段，在解析干燥阶段，物料表面加热温度的升高不会引起Yong损失的大幅度增加。     

高效节能PVC旋流床干燥技术与设备(摘要)

本文通过旋流床干燥技术在PVC干燥领域的工业应用,对当前几种PVC主流干燥技术在能耗、设备尺寸、操作弹性等方面进行了对比和理论探讨。结果表明：不同的旋流床设计及干燥方式对于煤质量和能耗有着明显影响,确定最佳干燥操作条件需要综合考虑气流管气连、旋流床结构、温度、物料物性等因素。高效节能PVC旋流床干燥技术与设备(摘要)@董兰忠$清华大学!北京,100084     

侧进风盐泥干燥室的流场仿真及结构改进

为解决侧进风盐泥干燥室内干燥不均匀问题,采用数值模拟、实验研究的方法进行结构改进。基于标准k-ε模型和多孔介质模型对干燥室流场进行数值模拟,测量了风速及干燥后盐泥的含水率,根据结果对干燥室结构进行改进。结果表明：原结构干燥室内热风流动的动力来源主要依靠初速度,在干燥室内流动扩散并产生各种扰动,气流不均匀系数较大,干燥后的盐泥含水率较高且不均匀;改进结构后的干燥室内部形成的压力梯度成为热风流动的驱动力,使热风穿过盐泥层向上运动,气流不均匀系数小,干燥后的盐泥含水率低且较为均匀。对比原结构,改进结构后的干燥室内部气流不均匀系数至少下降27.6%,干燥后的盐泥含水率下降4.48%,含水率不均匀系数下降8.4%。     

基于图像法对自密实超高性能混凝土性能提升的研究

为提升超高性能混凝土(UHPC)的性能,采用改进后的Andreasen&Andersen颗粒堆积模型设计UHPC基体配合比,利用图像法分析UHPC不同基体黏度对钢纤维分布的影响,并通过抗压强度结合纤维分布系数选择合适的基体黏度,研究不同形状、体积掺量的钢纤维对UHPC力学性能的影响,最终得到力学性能最佳的配合比。试验结果表明：良好的UHPC基体黏度在均匀分散钢纤维的同时可以避免内部出现过多气泡,进一步提升UHPC抗压强度;与端钩、长直形钢纤维相比,波纹形钢纤维在相同黏度下分散效果更佳,且对UHPC基体力学性能提升效果更好。UHPC最佳配合比为水胶比0.16,水泥、硅灰、矿渣质量比0.75∶0.2∶0.05,波纹形钢纤维体积掺量3%,减水剂质量分数0.8%,此时粉体颗粒最紧密堆积、钢纤维分布均匀,UHPC性能最佳。     

同心双轴复合式搅拌釜用于牛顿流体时的功耗及混合特性

在直径0.48 m的椭圆底搅拌槽内,液位与槽径比(H/T)为0.6,采用不同粘度的牛顿流体糖浆溶液,研究了分别以CBY, 45o四斜叶桨及Rushton涡轮桨作为快速分散桨、锚式桨作为慢速桨构成的同心双轴搅拌系统,在快、慢速轴同向和异向2种旋转方式操作时的功率特性和混合性能. 结果表明,分散桨对锚式桨的功率消耗影响较大. 两轴同向旋转时,分散桨会使锚式桨的功耗降低,转速比RN增加,降低幅度也增大,RN=14时,锚式桨功率可降至单独旋转时的约10%;异向旋转时锚式桨的功率随RN增加而增加,RN=14时,锚式桨功率可增至单独旋转时的2倍左右. 但锚式桨对分散桨的功率消耗影响很小,在±5%以内. 计算同心双轴复合搅拌系统的复合功率准数和复合雷诺数关系时考虑了RN的影响,使在实验条件下不同转向及RN的功率曲线较好吻合. 混合效果同向旋转优于异向旋转,在牛顿流体中,达到相同混合效果时,CBY桨的能量消耗仅为其他2个分散桨的20%~30%.     

单颗粒褐煤高温烟气干燥过程研究

以褐煤颗粒中水分蒸发界面为基础,将褐煤颗粒分为干区和湿区,干区考虑传热传质,湿区只考虑传热,并采用有限体积法,建立了一维球坐标系下单颗粒褐煤干燥脱水过程模型.利用Crank-Nicolson六点差分格式对其离散,模拟得到不同工况(初始烟温、停留时间和颗粒粒径等)下的单颗粒褐煤含湿量及其内部温度分布的动态变化.实验结果与模型模拟结果对比表明二者吻合度较好,所建干燥模型可以较好地反映褐煤干燥的实际过程.研究发现,初始烟温越高、停留时间越长以及颗粒粒径越小,干燥效果越好.当粒径为20mm的褐煤颗粒在初始温度为873K的热气流下停留131s时,其含水量即可从25.3%降到12%以下,此时颗粒表面的温度为537K,略高于挥发分初析温度(520K),此工况可以作为褐煤实际干燥过程中的最佳工况参照.