异型颗粒在振动流化床中的运动特性与干燥实验研究

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异型颗粒在石油、化工、制药、食品、能源以及轻工等行业中普遍存在,其干燥过程对后续的加工应用有重要影响。振动流化床由于其传热传质效率高,床层具有较好的稳定性和均一性,而被广泛应用于干燥过程。异型大颗粒物料形状各异,其运动的复杂性和随机性更高,而且传统振动流化床存在气体分布不均匀、气流易发生短路等问题。因此,在流化床内异型颗粒的运动过程会出现返混和不良聚集等现象。本文针对传统振动流化床存在的问题,设计开发了异-直气体分布板,研究其对异型颗粒在振动流化床内的运动特性以及干燥特性的影响,为此种气体分布板的设计以及异型颗粒干燥的工程应用提供依据。构建了新型卧式振动流化床试验台,并进行了气体动力学实验,研究了各因素对异-直气体分布板上床层压降和物料最小流化速度的影响,结果表明:床层厚度越大,其对应的最小流化速度和压降越大;振动强度越大,物料最小流化速度越小,对应的床层压降越小。其次,以异型橡胶颗粒为实验物料,采用脉冲示踪法,对异-直气体分布板、传统直孔气体分布板以及异型气体分布板上异型颗粒运动特性进行了对比研究。结果表明:在相同的操作条件下,异-直气体分布板上颗粒平均停留时间比传统直孔气体分布板减少约50%,异-直气体分布板能有效改善异型颗粒的返混现象,使其运动接近平推流,颗粒的平均停留时间减小、D/UL值也减小;振动强度增大,颗粒停留时间减小;由于异-直气体分布板上异型孔的导向作用,颗粒停留时间随操作气速的增大而减小。最后,在构建的振动流化床实验台上进行了热模实验,研究了振动流化床干燥特性。结果表明:振动强度、操作气速以及气流温度越大,异型颗粒干燥速率越大。同时,对其传热特性进行了探究,结果表明:床层厚度越大,传热系数越小;气流温度、操作气速以及振动强度越大,传热系数越大。采用因次分析法,建立了安装异-直气体分布板的振动流化床气固传热系数关联式。
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