喷雾干燥耦合流场数值模拟与实验研究

发布时间：2024-03-24 17:16

　　在众多的干燥技术中,喷雾干燥凭借干燥速率快,品控好的优点在化工、医药、食品等工业领域中应用广泛。喷雾干燥设备流程简单,但干燥塔内部流场十分复杂。流场内为多相湍流流动,而且干燥介质与液滴间还存在质热传递。实验研究中测量塔内微观物理量需要投入大量的时间和资金,而且对于人们较为关心的颗粒运动轨迹、颗粒的干燥过程很难进行准确的观测。将计算流体力学(CFD)引入喷雾干燥过程的研究中,可以使人们对计算域物理场、液滴的运动和干燥过程有更加直观的理解分析。因此本研究在构建实验室ZLG-5型中试喷雾干燥系统物理模型的基础上,应用理论分析、实验研究和数值模拟的方法,深入研究喷雾干燥塔内部流动特点,并进一步探究流场影响因素。本文在实验和数值仿真方面探究了喷雾干燥塔内流域特性。在实验方面,选取了山梨酸钾溶液为原料液进行了喷雾干燥实验。实验过程中选取了合适的实验操作条件,并选取塔内特征点进行了温度的测量,对塔内温度分布趋势进行分析。可以得到在干燥塔中心轴线上温度梯度较大。低温区出现在雾化盘周围,即料液刚进入流场的区域。塔内大部分区域接近排风温度。喷雾干燥所得产品含水率为0.85%,干燥效果良好,符合储存条件。在...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 喷雾干燥技术概述
        1.1.1 喷雾干燥基本流程及设备
        1.1.2 液滴的雾化与蒸发
        1.1.3 喷雾干燥技术的发展历程及特点
    1.2 喷雾干燥过程与CFD
        1.2.1 计算流体力学(CFD)概述
        1.2.2 喷雾干燥过程DPM模型
        1.2.3 喷雾干燥过程的CFD模拟
    1.3 本课题研究内容与意义
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究意义
2 喷雾干燥实验
    2.1 实验材料的选取
    2.2 实验装置与仪器
    2.3 实验材料及方法
    2.4 实验结果与讨论
    2.5 本章小节
3 喷雾干燥过程数值模拟
    3.1 数值模型的建立
        3.1.1 数学模型
        3.1.2 干燥塔物理模型
        3.1.3 湍流模型的选取
        3.1.4 边界条件
        3.1.5 雾化液滴速度与粒径分布
        3.1.6 FLUNET数值求解
        3.1.7 模拟与实验结果比较
    3.2 计算结果分析
        3.2.1 温度分布
        3.2.2 水蒸汽含量分布
        3.2.3 粒子运动轨迹
        3.2.4 速度分布
        3.2.5 液滴/颗粒干燥过程分析
    3.3 本章小结
4 喷雾干燥流场影响因素的探讨
    4.1 进风温度对喷雾干燥过程的影响
        4.1.1 水蒸汽含量分布
        4.1.2 液滴干燥过程
        4.1.3 出口空气及颗粒含水率情况
    4.2 进风角度对喷雾干燥过程的影响
        4.2.1 出口物理量和温度分布
        4.2.2 干燥速率
    4.3 雾化盘转速对喷雾干燥过程的影响
        4.3.1 运动颗粒含水率和温度分布
        4.3.2 颗粒运动轨迹
    4.4 本章小结
结论
参考文献
附录 A 符号说明
致谢



本文编号：3937786