近年來,振動(dòng)流化床(Vibrated Fluidized Bed,VFB)干燥技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用越來越廣泛,該技術(shù)具有干燥效率快,傳質(zhì)傳熱迅速,適合干燥粘度大的物料等優(yōu)點(diǎn)。但目前,對振動(dòng)流化床中顆粒流化狀態(tài)的研究只考慮了流場作用,而且振動(dòng)流化床的設(shè)計(jì)計(jì)算多參照經(jīng)驗(yàn)公式,多種參數(shù)為估算值,缺乏精確性和可靠性。設(shè)計(jì)與相關(guān)研究較少考慮不同粒徑物料顆粒干燥效果的差異。針對以上不足,本文采用EDEM和FLUENT軟件,結(jié)合計(jì)算流體力學(xué)(CFD)和離散單元法(DEM),實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)流化行為的三維仿真,并分析在振動(dòng)場和流體場耦合作用下,混合粒徑褐煤的顆粒運(yùn)動(dòng)規(guī)律。同時(shí),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測定不同粒徑褐煤的干燥曲線,結(jié)合仿真結(jié)果,建立脫水模型,實(shí)現(xiàn)混合粒徑褐煤脫水率的優(yōu)化計(jì)算。本文的主要內(nèi)容與結(jié)論:(1)基于DEM理論,創(chuàng)建與實(shí)際煤樣粒徑相吻合的顆粒模型,建立振動(dòng)流化床的結(jié)構(gòu)模型,引入實(shí)際振動(dòng)參數(shù),對立式和臥式振動(dòng)流化床中的顆粒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行仿真。結(jié)果表明,臥式振動(dòng)流化床的顆粒平均速率為0.041m/s,顆粒運(yùn)動(dòng)時(shí),大顆粒在上,笑了里在下;在立式振動(dòng)流化床中顆粒運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)“泉涌”現(xiàn)象和巴西果效應(yīng)。(2)考慮振動(dòng)場和流體場影響,基于CFD-DEM耦合理論,對兩場聯(lián)合作用下的物料流化狀態(tài)進(jìn)行模擬。結(jié)果表明,在流體作用下,物料層增高,顆粒更疏松,并出現(xiàn)了小顆粒在上,大顆粒在下的反巴西果效應(yīng),干燥會(huì)更均勻。同時(shí),確定了適宜的流體速率為5m/s。(3)分析不同條件下褐煤干燥實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量變化規(guī)律得到:粒徑≤6mm時(shí),干燥速率較快;適宜的干燥提質(zhì)溫度為100-150℃之間;干燥時(shí)間不宜超過40分鐘。(4)根據(jù)干燥數(shù)據(jù),擬合得到干燥曲線。結(jié)合仿真振動(dòng)和流體作用下不同粒徑顆粒的分布情況,設(shè)置合理的溫度梯度,建立脫水模型,求解入口空氣溫度為130℃時(shí),混合粒徑褐煤的干燥曲線。
【學(xué)位單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TQ530
【部分圖文】：

第２章振動(dòng)流化床參數(shù)計(jì)算與仿真建模??物料流化和輸送區(qū)域，考慮計(jì)算的難易程度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有的小型臥式振動(dòng)流化設(shè)??備進(jìn)行簡化建模，床體尺寸見圖２．３。床身長０．９ｍ，寬０．２５ｍ，高０．３ｍ。氣體由床體下??方進(jìn)入振動(dòng)流化床，氣體出口為振動(dòng)流化床頂端，床身兩側(cè)設(shè)置物料的進(jìn)口和出口。??２?３??１?＇＾＼????ｒ?ｉ???６?丨?Ｌ??１物料入口，２可視窗，３氣體出口，４上箱體，５物料出口，６氣體入口，７下箱體??圖２．２臥式振動(dòng)流化床模型??Ｆｉｇ．?２．２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ?ｖｉｂｒａｔｅｄ?ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ?ｂｅｄ??，￡１．—８９？？？？？??圖２．３臥式振動(dòng)流化床簡化模型??Ｆｉｇ．?２．３?Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ?ｖｉｂｒａｔｅｄ?ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ?ｂｅｄ??現(xiàn)階段，實(shí)驗(yàn)室已搭建〇．６ｔ／ｈ處理量的立式流化床。立式振動(dòng)流化床模型的結(jié)構(gòu)簡??單，整體為圓柱體，給料方式為間歇式給料，篩板直徑為８００ｍｍ，床體高度為１６００ｍｍ。??為簡化計(jì)算，將立式流化床模型縮小，簡易模型半徑Ｒ為１００ｍｍ。幾次試驗(yàn)之后，為??保證仿真過程中顆粒運(yùn)動(dòng)的充分發(fā)展，流化區(qū)域的高度Ｈ設(shè)置為３００ｍｍ，床體結(jié)構(gòu)及??尺寸如圖２．４所示。??－９－??

第２章振動(dòng)流化床參數(shù)計(jì)算與仿真建模??物料流化和輸送區(qū)域，考慮計(jì)算的難易程度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有的小型臥式振動(dòng)流化設(shè)??備進(jìn)行簡化建模，床體尺寸見圖２．３。床身長０．９ｍ，寬０．２５ｍ，高０．３ｍ。氣體由床體下??方進(jìn)入振動(dòng)流化床，氣體出口為振動(dòng)流化床頂端，床身兩側(cè)設(shè)置物料的進(jìn)口和出口。??２?３??１?＇＾＼????ｒ?ｉ???６?丨?Ｌ??１物料入口，２可視窗，３氣體出口，４上箱體，５物料出口，６氣體入口，７下箱體??圖２．２臥式振動(dòng)流化床模型??Ｆｉｇ．?２．２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ?ｖｉｂｒａｔｅｄ?ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ?ｂｅｄ??，￡１．—８９？？？？？??圖２．３臥式振動(dòng)流化床簡化模型??Ｆｉｇ．?２．３?Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ?ｖｉｂｒａｔｅｄ?ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ?ｂｅｄ??現(xiàn)階段，實(shí)驗(yàn)室已搭建〇．６ｔ／ｈ處理量的立式流化床。立式振動(dòng)流化床模型的結(jié)構(gòu)簡??單，整體為圓柱體，給料方式為間歇式給料，篩板直徑為８００ｍｍ，床體高度為１６００ｍｍ。??為簡化計(jì)算，將立式流化床模型縮小，簡易模型半徑Ｒ為１００ｍｍ。幾次試驗(yàn)之后，為??保證仿真過程中顆粒運(yùn)動(dòng)的充分發(fā)展，流化區(qū)域的高度Ｈ設(shè)置為３００ｍｍ，床體結(jié)構(gòu)及??尺寸如圖２．４所示。??－９－??

第２章振動(dòng)流化床參數(shù)計(jì)算與仿真建模??物料流化和輸送區(qū)域，考慮計(jì)算的難易程度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有的小型臥式振動(dòng)流化設(shè)??備進(jìn)行簡化建模，床體尺寸見圖２．３。床身長０．９ｍ，寬０．２５ｍ，高０．３ｍ。氣體由床體下??方進(jìn)入振動(dòng)流化床，氣體出口為振動(dòng)流化床頂端，床身兩側(cè)設(shè)置物料的進(jìn)口和出口。??２?３??１?＇＾＼????ｒ?ｉ???６?丨?Ｌ??１物料入口，２可視窗，３氣體出口，４上箱體，５物料出口，６氣體入口，７下箱體??圖２．２臥式振動(dòng)流化床模型??Ｆｉｇ．?２．２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ?ｖｉｂｒａｔｅｄ?ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ?ｂｅｄ??，￡１．—８９？？？？？??圖２．３臥式振動(dòng)流化床簡化模型??Ｆｉｇ．?２．３?Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ?ｖｉｂｒａｔｅｄ?ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ?ｂｅｄ??現(xiàn)階段，實(shí)驗(yàn)室已搭建〇．６ｔ／ｈ處理量的立式流化床。立式振動(dòng)流化床模型的結(jié)構(gòu)簡??單，整體為圓柱體，給料方式為間歇式給料，篩板直徑為８００ｍｍ，床體高度為１６００ｍｍ。??為簡化計(jì)算，將立式流化床模型縮小，簡易模型半徑Ｒ為１００ｍｍ。幾次試驗(yàn)之后，為??保證仿真過程中顆粒運(yùn)動(dòng)的充分發(fā)展，流化區(qū)域的高度Ｈ設(shè)置為３００ｍｍ，床體結(jié)構(gòu)及??尺寸如圖２．４所示。??－９－??
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本文編號(hào)：2887570