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煤调湿是用于煤预处理的一种节能降耗、清洁生产的新工艺、新技术,而蒸汽管回转干燥机是煤调湿的核心设备。采用蒸汽管回转干燥机提高煤的利用效效,实现节能减排,在能源紧缺且环境问题日益严重的今天显得十分重要。本文提出了回转干燥机的一种新结构----板式回转干燥机,除具有了蒸汽管回转干燥机的优点外,还有其自身独特的优势。首先,研制了板式回转干燥机冷态可视化实验系统,对板式回转干燥机内颗粒的流动特性进行了实验研究。同时,采用欧拉连续法,构建了适用于板式回转干燥机内颗粒流动和传热分析的CFD数值模型,并基于Fluent软件进行了数值模拟研究,详述了板式回转干燥机内不同因素对颗粒传热特性的影响规律。主要研究内容包括: ⑴研制板式回转干燥机冷态可视化实验系统,并通过该实验系统对板式回转干燥机内颗粒流动特性进行实验研究,分析颗粒通过板式回转干燥机停留时间的分布规律和板式回转干燥机倾角、转速等参数对颗粒平均停留时间的影响规律。研究结果表明:颗粒通过板式回转干燥机的停留时间接近正态分布。随着转速的增加,颗粒的轴向扩散性逐渐减弱。随着板式回转干燥机转速或者倾角的增加,颗粒平均停留时间均逐渐减小。同时,颗粒平均停留时间对倾角变化的敏感性比较均匀,而对转速的敏感性却有较大差异,在较小转速的敏感性明显强于大转速。 ⑵采用相关性方法对实验数据进行分析,获得颗粒质量流量、板式回转干燥机倾角、转速对颗粒平均停留时间的影响规律。在此基础上,构建三种可以预测水平和倾斜板式回转干燥机内颗粒平均停留时间的模型,包括两个关联式模型和一个BP神经网络模型。研究结果表明:颗粒质量流量、板式回转干燥机倾角、转速与颗粒平均停留时间的相关系数都是负相关,分别为-0.479,-0.519,-0.517。所建立的模型均能较准确的预测颗粒通过板式回转干燥机的平均停留时间,并通过比较发现BP神经网络模型的预测精度明显高于其它两种关联式模型。 ⑶基于欧拉连续法,建立适用于板式回转干燥机内颗粒流动特性和传热特性研究的CFD数值模型,获得板式回转干燥机的转速、填充率、列板数目等参数对板式回转干燥机内颗粒床传热的影响规律。由数值模拟结果表明:以转速为基准,随着转速增大,颗粒床升温速率逐渐降低;而以时间为基准,转速对颗粒床传热速率的影响却非常小。同时,随着颗粒床填充率的增大,颗粒床的传热速率也逐渐减小。随着列板数目的增加,颗粒床升温明显加快。