过热蒸汽流化床干燥机理及其数值模拟

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 过热蒸汽干燥研究现状

1.2.2 流化床干燥研究现状

1.2.3 气体一颗粒两相流模型研究现状

1.3 主要研究内容

1.3.1 干燥模型模拟概述

1.3.2 过热蒸汽流化床干燥机理

1.3.3 过热蒸汽流化床干燥实验

1.3.4 过热蒸汽流化床干燥过程的数学模型

1.3.5 数学模型的数值求解

1.3.6 过热蒸汽流化床干燥过程模拟

第2章 干燥模型模拟方法概述

2.1 模型模拟基础

2.1.1 模型

2.1.2 模拟

2.1.3 干燥过程的模型模拟

2.2 基于被干燥物料的模型

2.2.1 温度模型

2.2.2 湿度模型

2.3 基于干燥过程的模型

2.3.1 固定床稳态干燥模型

2.3.2 连续式流化床干燥模型

2.3.3 喷雾干燥模型

2.4 干燥过程模拟

第3章 过热蒸汽流化床干燥机理

3.1 流态化技术基础

3.1.1 流态化现象

3.1.2 流化床特性

3.1.3 颗粒物料的物理特性

3.2 流化床气体动力学

3.2.1 流化曲线

3.2.2 床层压降

3.2.3临界流化速度

3.2.4 挟带速度

3.2.5 操作流化速度

3.3 流化床内的传热传质

3.3.1 流化床内的传热

3.3.2 流化床内的传质

3.4 流化床干燥设备

3.4.1 单级圆筒型流化床干燥器

3.4.2 卧式多室连续流化床干燥器

3.4.3 多层流化床干燥器

3.4.4 脉冲流化床干燥器

3.4.5 冲击流干燥器

3.4.6 离心流化床

3.5 过热蒸汽流化床干燥理论

3.5.1 湿物料性质

3.5.2 过热蒸汽干燥机理

3.5.3 过热蒸汽流化床干燥过程

3.6 本章小结

第4章 过热蒸汽流化床干燥实验

4.1 实验目的与内容

4.2 实验装置

4.3 实验物料

4.3.1 实验物料的制备

4.3.2 实验物料的物理参数测定

4.4 实验测量方法

4.4.1 流化曲线

4.4.2 干燥曲线

4.4.3 油菜籽温度曲线

4.4.4 干后产品物性的分析方法

4.5 实验工况及条件

4.6 实验结果

4.6.1 油菜籽的流化曲线

4.6.2 油菜籽的干燥曲线

4.6.3 干后油菜籽物性的对比分析

4.7 本章小结

第5章 过热蒸汽流化床干燥的数学模型

5.1 物理模型

5.1.1 过热蒸汽流化床干燥系统

5.1.2 模拟区域

5.2 过热蒸汽流化床干燥过程的数学模型

5.2.1 气体一颗粒两相流动系统控制体

5.2.2 体积平均概念

5.2.3 基本假设

5.2.4 控制方程组

5.2.5 颗粒群动力模型

5.2.6 湍流模型

5.2.7 曳力模型

5.2.8 蒸汽一颗粒两相间热质传递模型

5.3 物性参数模型

5.4 边界条件

5.4.1 进口边界

5.4.2 出口边界

5.4.3 对称轴边界

5.4.4 壁面边界

5.5 本章小结

第6章 数学模型的数值求解

6.1 模拟区域网格化

6.2 控制方程离散化

6.3 气粒两相体积分数方程离散化

6.4 压力一速度耦合

6.4.1 SIMP1E算法

6.4.2 PC-SIMP1E算法

6.5 干燥过程的模拟计算流程

6.6 本章小结

第7章 过热蒸汽流化床干燥过程模拟

7.1 常压下油菜籽过热蒸汽流化床干燥过程模拟

7.1.1 油菜籽物性参数

7.1.2 过热蒸汽物性参数

7.1.3 干燥参数

7.1.4 边界条件与初始条件

7.1.5 计算机硬件配置

7.1.6 模拟结果与分析

7.2 过热蒸汽流化床干燥过程模拟试验

7.2.1 不同物理模型的流态化模拟结果比较

7.2.2 干燥室内操作压力对干燥过程的影响

7.2.3 进口过热蒸汽温度对干燥过程的影响

7.2.4 进口过热蒸汽表观速度对于燥过程的影响

7.3 本章小结

流化床干燥是一种高效干燥技术，流化床干燥过程是一个伴有传热、传质及相变的气体-颗粒两相湍流运动的复杂过程，热质传递耦合，影响因素众多，其现有的数学模型大多为一维或准二维模型，对干燥过程中干燥室内的气固两相湍流运动进行了大量的简化，不符合实际。