链篦机球团矿干燥过程多场耦合数值模拟与优化

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链篦机是球团矿生产的重要设备。生球在链篦机上的干燥状况直接影响球团强度等质量指标要求,本文应用数值模拟方法研究链篦机球团干燥过程温度和水分含量变化规律,对缩短干燥时间、提高链篦机生产效率具有重要意义。   本文以某球团厂鼓风干燥段为研究对象,基于多孔介质传热传质和局部非平衡热力学理论,考虑球团矿料层内质量、能量和动量之间的相互耦合效应,采用用户自定义函数UDF构建水分迁移方程和能量双方程,建立了干燥过程中球团矿料层内多场耦合传递过程的数学模型。   基于Fluent软件,对球团干燥过程进行了数值模拟,获得了干燥过程中球团矿的温度和水分含量变化规律。模拟结果表明,随着篦床的运行,球团的平均升温速率不断减小,平均含湿量下降速率先增后减;球团的干燥过程由明显的升速期和降速期组成,在升速期和降速期之间存在短暂的匀速期。将鼓风干燥段出口气体温度和球团矿含湿量的数值模拟结果与实测值相比较,两者吻合较好,验证了模型的准确性。   采用单因素轮换试验方案对影响链篦机球团干燥过程的4个参数进行了优化研究,结果表明:在一定范围内,升高入口气体温度、增大气体流量、减少料层厚度及缩小球团粒径能够提高水分蒸发速率,缩短干燥时间。优化工况为入口气体温度593K、入口空气流量70.757kg/s、料层厚度0.12m、球团矿粒径0.012m。优化工况下球团升温较快,含湿量比基本工况降低了24.890%。
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