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SZ45型闪蒸干燥机内气固两相流数值模拟

作　者: 吴海艳
导　师: 张振伟
学　校: 东北大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 闪蒸干燥机 ANSYS 流场 气固两相流 湍流
分类号: TK173
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 78次
引　用: 1次
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内容摘要


旋转闪蒸干燥装置是国外八十年代推出的将干燥技术和流态化技术综合为一体的一种干燥设备。该装置技术先进、设备紧凑、操作简单、维修方便,强化了气固传热效果。节能效果显著,是一种高效、快速的理想干燥设备,在化工、印染等行业得到了广泛的应用。本课题根据干燥机工作的物理环境(热、流场),综合考虑气固两相流理论、计算流体动力学理论以及热力学理论,建立了干燥机流场及温度场数值模拟的数学模型和控制方程。在建立闪蒸干燥机三维实体模型的基础上,应用ANSYS分析软件中的FLOTRAN模块对干燥机进行数值模拟分析,得到系统内流场的温度、速度、压力和物料分布。利用ANSYS软件强大的后处理功能从各个方面对数值计算结果进行分析,为该机型的设计提供一定的理论依据。论文还通过改变各边界条件,如高温气体初始温度、初始速度,比较各不同参数变量所对应的模拟结果。分析各参数变量是如何影响干燥结果和整个流场运动情况的,最后通过对比,得出各参数影响的趋势。本课题对干燥机多物理场藕合数值的模拟,基本能够真实地反映出该干燥机对物料的整个处理过程。本文的理论、数值模拟计算方法是正确可靠的。可见采用数值模拟技术对工程问题中的流动与传热过程进行计算分析是一种十分经济有效的方法,节省人力物力。该研究成果为该产品的进一步开发设计提供了理论依据,同时为气固两相流动的研究提供了手段,还为数值模拟技术在该工程领域的实际应用和推广打下了基础。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-17
  1.1 课题来源  9-11
  1.2 闪蒸干燥机简介  11-15
    1.2.1 概述  11
    1.2.2 旋转闪蒸干燥机的构造及原理  11-14
    1.2.3 旋转闪蒸干燥机的应用特点  14-15
  1.3 论文选题的目的和意义  15-16
  1.4 本文研究的内容及方法  16-17
    1.4.1 本文研究的主要内容  16
    1.4.2 研究本课题采用的主要方法  16-17
第2章 闪蒸干燥机内气固两相流数值模拟的理论基础  17-39
  2.1 ANSYS软件及有限元法简介  17-25
    2.1.1 有限元软件ANSYS简介  17-19
    2.1.2 ANSYS/FLOTRAN模块简介  19-22
    2.1.3 ANSYS求解  22-23
    2.1.4 数值模拟方法简介  23-25
  2.2 传热学基础  25-30
    2.2.1 传热学基本方程  25-26
    2.2.2 三种基本热传递方式  26-28
    2.2.3 热分析材料基本属性  28
    2.2.4 边界条件与初始条件  28-29
    2.2.5 施加载荷  29-30
  2.3 计算流体力学研究现状  30-32
  2.4 流体力学基础  32-33
  2.5 气固两相流理论  33-39
    2.5.1 两相流研究现状  33-35
    2.5.2 两相流的数值模拟  35-36
    2.5.3 两相流的理论模型  36-39
第3章 计算模型建立及数值模拟过程  39-57
  3.1 概述  39
  3.2 多组份传输分析  39-41
    3.2.1 混合类型  39-40
    3.2.2 多组份输运分析的计算过程  40-41
  3.3 干燥机内温度场和流场数值模拟的数学模型  41-49
    3.3.1 流场温度场的控制微分方程  42-45
    3.3.2 湍流模型  45-48
    3.3.3 微分方程的离散  48-49
  3.4 建立模型及网格划分  49-52
    3.4.1 实体模型的建立  49-50
    3.4.2 有限元网格的划分  50-52
  3.5 边界条件和初始条件的确定  52-53
  3.6 FLOTRAN求解设置  53-57
第4章 计算结果的分析  57-69
  4.1 温度分析  57-59
  4.2 流场速度分析  59-63
  4.3 压力分析  63-66
  4.4 物料  66-68
  4.5 小结  68-69
第5章 影响干燥机性能的因素及其数值模拟研究  69-79
  5.1 高温气体初始速度的影响  69-74
  5.2 高温气体初始温度的影响  74-79
第6章 结论与展望  79-81
  6.1 研究结果  79
  6.2 研究展望  79-81
参考文献  81-84
致谢  84

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 热力工程、热机 > 工业用热工设备 > 干燥设备
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