近年來,振動流化床(Vibrated Fluidized Bed,VFB)干燥技術在工業(yè)上的應用越來越廣泛,該技術具有干燥效率快,傳質傳熱迅速,適合干燥粘度大的物料等優(yōu)點。但目前,對振動流化床中顆粒流化狀態(tài)的研究只考慮了流場作用,而且振動流化床的設計計算多參照經驗公式,多種參數(shù)為估算值,缺乏精確性和可靠性。設計與相關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,結合計算流體力學(CFD)和離散單元法(DEM),實現(xiàn)了振動流化行為的三維仿真,并分析在振動場和流體場耦合作用下,混合粒徑褐煤的顆粒運動規(guī)律。同時,設計實驗測定不同粒徑褐煤的干燥曲線,結合仿真結果,建立脫水模型,實現(xiàn)混合粒徑褐煤脫水率的優(yōu)化計算。本文的主要內容與結論:(1)基于DEM理論,創(chuàng)建與實際煤樣粒徑相吻合的顆粒模型,建立振動流化床的結構模型,引入實際振動參數(shù),對立式和臥式振動流化床中的顆粒運動狀態(tài)進行仿真。結果表明,臥式振動流化床的顆粒平均速率為0.041m/s,顆粒運動時,大顆粒在上,笑了里在下;在立式振動流化床中顆粒運動出現(xiàn)“泉涌”現(xiàn)象和巴西果效應。(2)考慮振動場和流體場影響,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)進行模擬。結果表明,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,干燥會更均勻。同時,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驗的質量變化規(guī)律得到:粒徑≤6mm時,干燥速率較快;適宜的干燥提質溫度為100-150℃之間;干燥時間不宜超過40分鐘。(4)根據(jù)干燥數(shù)據(jù),擬合得到干燥曲線。結合仿真振動和流體作用下不同粒徑顆粒的分布情況,設置合理的溫度梯度,建立脫水模型,求解入口空氣溫度為130℃時,混合粒徑褐煤的干燥曲線。
【學位單位】：東北大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：TQ530
【部分圖文】：

第２章振動流化床參數(shù)計算與仿真建模??物料流化和輸送區(qū)域，考慮計算的難易程度，根據(jù)實驗室中現(xiàn)有的小型臥式振動流化設??備進行簡化建模，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??方進入振動流化床，氣體出口為振動流化床頂端，床身兩側設置物料的進口和出口。??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臥式振動流化床模型??Ｆｉｇ．?２．２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ?ｖｉｂｒａｔｅｄ?ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ?ｂｅｄ??，￡１．—８９？？？？？??圖２．３臥式振動流化床簡化模型??Ｆｉｇ．?２．３?Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ?ｖｉｂｒａｔｅｄ?ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ?ｂｅｄ??現(xiàn)階段，實驗室已搭建〇．６ｔ／ｈ處理量的立式流化床。立式振動流化床模型的結構簡??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。??為簡化計算，將立式流化床模型縮小，簡易模型半徑Ｒ為１００ｍｍ。幾次試驗之后，為??保證仿真過程中顆粒運動的充分發(fā)展，流化區(qū)域的高度Ｈ設置為３００ｍｍ，床體結構及??尺寸如圖２．４所示。??－９－??

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第２章振動流化床參數(shù)計算與仿真建模??物料流化和輸送區(qū)域，考慮計算的難易程度，根據(jù)實驗室中現(xiàn)有的小型臥式振動流化設??備進行簡化建模，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??方進入振動流化床，氣體出口為振動流化床頂端，床身兩側設置物料的進口和出口。??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臥式振動流化床模型??Ｆｉｇ．?２．２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ?ｖｉｂｒａｔｅｄ?ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ?ｂｅｄ??，￡１．—８９？？？？？??圖２．３臥式振動流化床簡化模型??Ｆｉｇ．?２．３?Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ?ｖｉｂｒａｔｅｄ?ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ?ｂｅｄ??現(xiàn)階段，實驗室已搭建〇．６ｔ／ｈ處理量的立式流化床。立式振動流化床模型的結構簡??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。??為簡化計算，將立式流化床模型縮小，簡易模型半徑Ｒ為１００ｍｍ。幾次試驗之后，為??保證仿真過程中顆粒運動的充分發(fā)展，流化區(qū)域的高度Ｈ設置為３００ｍｍ，床體結構及??尺寸如圖２．４所示。??－９－??
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本文編號：2887570