本文關(guān)鍵詞：廢棄印刷線路板熱解過(guò)程傳熱特性的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：隨著電子時(shí)代的到來(lái),作為電子產(chǎn)品的重要組成器件——印刷線路板(PCB)的報(bào)廢量日益增多,對(duì)其無(wú)害化、資源化、批量化處理受到廣泛關(guān)注。熱解工藝在處理廢棄PCB方面日益成熟,但要實(shí)現(xiàn)批量化處理,關(guān)鍵問(wèn)題在于熱解爐的高效傳熱和傳質(zhì)。通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)研究線路板顆粒內(nèi)部傳熱過(guò)程,提高熱解爐的有效熱利用率和熱解速率,優(yōu)化熱解爐設(shè)計(jì),具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)際意義。本文針對(duì)固定床內(nèi)單顆粒線路板熱解過(guò)程建立了顆粒內(nèi)部傳熱的數(shù)學(xué)模型,綜合考慮了線路板導(dǎo)熱系數(shù)各向異性、線路板熱物性隨溫度的變化以及熱解過(guò)程中反應(yīng)熱的影響,利用有限元法計(jì)算了熱解過(guò)程中線路板顆粒內(nèi)部溫度分布隨時(shí)間的變化規(guī)律,并討論了各參數(shù)對(duì)模型的影響�；谀M熱解過(guò)程顆粒內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)的溫度變化結(jié)果,獲得單顆粒線路板熱解過(guò)程的熱失重曲線,并與熱重分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對(duì),驗(yàn)證單顆粒傳熱模型的合理性。在模型分析的基礎(chǔ)上開(kāi)展了增強(qiáng)傳熱的實(shí)驗(yàn)研究,分析了攪拌轉(zhuǎn)速的變化對(duì)固定床內(nèi)料層溫度分布、熱失重率、熱失重速率的影響,并通過(guò)能耗分析尋求現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件下的最優(yōu)工況點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn):固定床內(nèi)單顆粒線路板熱解過(guò)程中顆粒與熱解爐內(nèi)環(huán)境間熱量傳遞的主要方式為對(duì)流換熱,且對(duì)流換熱系數(shù)與顆粒尺寸成反函數(shù)關(guān)系。單顆粒傳熱模型的建立不能忽略導(dǎo)熱系數(shù)的各向異性、熱物性參數(shù)隨溫度的變化以及熱解過(guò)程中產(chǎn)生的反應(yīng)熱的影響。攪拌使得固定床熱解爐內(nèi)線路板料層熱量傳遞的主要方式由單純的顆粒間接觸導(dǎo)熱轉(zhuǎn)化為顆粒與熱解氣間的對(duì)流換熱。攪拌提高了物料熱失重率,且攪拌轉(zhuǎn)速越高,熱失重率越高,但當(dāng)攪拌轉(zhuǎn)速升高至18r/min之后,熱失重率幾乎不再升高。熱失重速率隨時(shí)間變化曲線的三個(gè)峰值分別對(duì)應(yīng)了三部分物料反應(yīng)最激烈的時(shí)間點(diǎn)。整體熱失重速率隨攪拌轉(zhuǎn)速的提高而上升,且主要體現(xiàn)在上層物料的反應(yīng)速率提升上。固定床熱解爐內(nèi),物料由上自下分為未熱解區(qū)、部分熱解區(qū)與完全熱解區(qū),與前人研究相符。在攪拌狀態(tài)下,幾乎不存在未熱解區(qū),所有物料都部分或完全參與了熱解反應(yīng)。在攪拌器轉(zhuǎn)速為18r/min的工況下物料熱解實(shí)驗(yàn)的熱利用率最高,為30.52%,且已經(jīng)達(dá)到實(shí)驗(yàn)條件下的最大值。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK124

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