DOC《南京师范大学》

南京师范大学毕业设计(论文) (

2012 届) 题目: 卧式气流干燥机的流场分析及尺寸优化 学院: 电气与自动化工程学院 专业: 机械工程及自动化 专业方向: 班级:

210805 学号:

21080519 姓名:姜晓静 指导教师: 刘巍 职称: 副教授 填写日期:2012年5月18 日 电气与自动化工程学院 制目录摘要

1 Abstract

2 第1章 绪论

3 1.

1 研究背景与意义

3 1.2 课题研究进展

3 1.2.1工业干燥技术

3 1.2.2气流流化干燥

9 1.2.3 CFD理论及其计算软件

12 1.3 课题的研究重点

17 第2章 流场模拟与设备尺寸优化

19 2.1卧式流化床干燥机

19 2.2 CFD流场计算与模拟

19 2.2.1 CFD理论模型

18 2.2.2模拟计算流程

21 2.2.3 模拟计算参数

22 2.2.4 计算网格及边界条件

22 2.3 计算结果与分析

23 2.3.1模拟计算结果

23 2.3.2 优化后的流场考察

26 第3章 结论

29 参考文献

30 致谢

36 摘要针对工业生产中有着广泛应用的卧式气流干燥机,为进一步降低操作压降,拟在文献调研的基础上,基于现代流体力学计算与分析,结合均匀设计法,开展了设备主体结构的尺寸优化研究.结果表明,在计算拟定的设备主体尺寸及操作工况下,当流化床的进口锥体长度、进口直径、出口锥体长度及出口直径各自与设备主体圆筒直径间的尺寸比例依次为0.

50、0.

25、0.65和0.35时,操作的风动力压降可降至最小,此时床内的流场分布效果也较佳. 关键词:卧式气流干燥机,流体力学计算,设备主体,尺寸优化 Abstract Horizontal fluidized bed dryer has a broad application in industrial production. In order to improve the production performance of the dryer and reduce the pressure drop, optimization research about structure and size of the dryer'

s main body, which based on Calculation and analysis from Computational Fluid Dynamics and combined with the uniform design method, was carried out after extensive research of literature . The results show that, in the calculation of main body size and worked equipment operation conditions, and when horizontal fluidized bed dryer'

s import taper length 、import diameter、export taper length 、export diameter and the cylinder diameter of equipment body ratio in turn is 0.50, 0.25, 0.65 and 0.35,the wind power pressure drop of operation can minimize, and at this time, the effect of flow field distribution in bed is excellent too. Keywords: Horizontal fluidized bed dryer;

CFD;

Equipment body;

Size optimization 第1章 绪论 第1.1节 研究背景与意义 干燥是一种重要的工业生产技术,被广泛应用于化工、建材、食品、药物及生化等行业.干燥设备的分类方式有很多种,其中按其构造可以分为喷雾干燥机、流化床干燥机、气流干燥机、桨式干燥机、箱式干燥机及旋转闪蒸干燥机等.其中,气流流化床干燥是指利用高速热气流,使泥状、粉粒状或块状物料悬浮于气流中,一边在流化床中随气流翻滚,一边进行干燥的操作技术.作为工程优势最为显著的高效干燥技术之一,气流流化床干燥在工业生产中的应用正日趋广泛,已渐成为诸多产品生产的主要干燥方法,对应的干燥生产设备称为气流流化床干燥机. 在流化床的设计过程中,通常均采用模拟设计和相似设计的办法,绘制样机,然后按照约定比例进行放大或缩小,其间再对部分不完善的地方进行改进和革新,以此适应自身的生产条件或扩展生产能力.显然,诸如此类的设计流程和方法势必将存在较大的先天不足或缺陷,易导致生产产品的更新换代滞后,成本攀高. 本课题针对工业应用广泛的卧式流化床干燥机,借助计算流体力学理论及相应的商业应用软件,对设备内部的流场进行模拟与分析,进而优化该类设备的结构尺寸,研究应具有良好的实践指导意义. 第1.2节 课题研究进展 1.2.1 工业干燥技术 1.2.1.1 引言 干燥就是利用热能使湿物料中的湿分(水分或其他溶剂)汽化,水汽或蒸汽经气流带走或由真空泵将其抽出除去,而获得固体产品的操作过程.工业上,干燥操作不仅影响着产品的生产效率与操作能耗,且通常作为产品加工的最后一道工序,对产品的最终质量起着重要的保证作用.因此,干燥操作的技术水平将直接影响到生产企业的经济效率与市场竞争力,譬如我国有许多的工业出口产品,单就纯度而言,已经达到或超过了国外的同类产品,但只因干燥技术的落后,致使产品的粒度、色泽和堆积密度等物性指标偏低,从而在国际市场竞争中常处于劣势,如白炭黑、轻质碳酸钙等.为此近年来,国内的有关单位或部门正着力加大对干燥技术的研究力度,先后成立了各级干燥技术研究中心,组织召开了多届干燥技术交流会,并取得了阶段性的研究成果,目前已涌现出了一批专业的新型干燥设备生产与制造厂商,进而有力推动了国内干燥技术由传统的粮食、肥料、饲料、燃料、陶瓷、织物和矿物等生产领域向新兴的生物化工、高分子材料、催化剂制造、印染、食品与制药等高科技领域中的应用拓展,初步显示出良好的发展势头和广阔的应用前景. 干燥单元的重要性不仅在于它对产品生产过程的效率和总能耗有较大的影响,还在于它往往是生产过程的最后工序,操作的好坏直接影响产品质量,从而影响市场竞争能力和经济效益.我国有许多产品,就纯度而言已经达到甚至超过国外产品;