锥套螺带干燥机内部流场模拟计算与实验研究

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连续式锥套螺带干燥机,可以在密闭环境中对多晶硅渣浆进行蒸发,提取出可以返回冷氢化设备的氯硅烷原料。传统的间歇式渣浆干燥机装填量大,会使下游水解设备因短时间内大量放热产生温度冲击,损坏设备的防腐内衬,造成腐蚀,连续式干燥机可避免该问题发生。本文对于连续式锥套螺带干燥机内部流程、物料停留时间及分布进行了系统研究。为该连续干燥机的产能计算提供依据。(1)用等比例缩放法建造了锥套螺带干燥机的实验机。用模拟和实验相结合的方法分别求得其在全满流状况下的物料停留时间和示踪粒子运动轨迹。在模拟过程中引入了一套粒子受力修正的自定义方案。将模拟、实验的结果相比较,验证了该模拟方案的科学性。(2)在对实验机模拟研究基础上,对工业装置进行了非满流状况的模拟研究。运用前述的粒子受力修正法,在0.1m·s-10.8 m·s-1的入口速度、5r·min-132r·min-1的锥筒转速、以及设备内6%30%存液量的条件下分别进行了模拟。(3)工业装置的模拟结果显示:物料的整体停留时间在3235s4284s之间。其停留时间会随着入口流速增大而变短。料液被旋转锥筒或螺带扬起,且转速越高,扬起程度越高;但转速越大,物料停留时间越短,设备功耗越大。筒体存液量越高,可加大传热面,但设备功耗更大。(4)对间歇式多晶硅渣浆干燥数据进行曲线拟合,配合工业装置模拟得到的停留时间和传热面积,将设备分成很多小段进行工业装置传热计算。出口处含固量可达到76%86%,基本满足干燥要求。随着转速和入口速度的增加,出口处含固量降低。转速5 r?min-1及以下或者入口速度在0.38m?s-1及以下的情况,完全满足干燥要求。
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