四重滾筒干燥機的模擬和優(yōu)化.pdf

1、苜蓿草因為營養(yǎng)價值高而被廣泛種植，用苜蓿草干燥設(shè)備干燥，能夠在短時間內(nèi)達到安全貯藏標準且保留了大部分營養(yǎng)。
　　 本文在分析滾筒干燥機內(nèi)物料運動方式的基礎(chǔ)上，將四重滾筒干燥機內(nèi)苜蓿草段的運動過程分為升舉和下落兩個部分。通過研究苜蓿草段的物性，計算升舉階段苜蓿草段的最大卸料角度。研究滾筒干燥機內(nèi)抄板特性，結(jié)合苜蓿草段的下落角度，分析出苜蓿草段在抄板上的下落規(guī)律。通過對下落過程中的苜蓿草段進行受力分析，計算出滾筒內(nèi)不同位置抄板上苜蓿

2、草段的下落量和下落高度，得出苜蓿草段平均下落高度和下落階段所用時間。通過分析苜蓿草段水平受力，計算出苜蓿草段在每個下落階段的水平前進距離。結(jié)合升舉和下落階段所用時間，獲得苜蓿草段滯留時間的數(shù)學模型。
　　 在理論和試驗相結(jié)合的基礎(chǔ)上，對苜蓿草段的物性進行了研究，獲得了關(guān)于苜蓿草段水分擴散系數(shù)的回歸方程，為模擬苜蓿草段在滾筒干燥機內(nèi)的干燥過程提供了依據(jù)。通過對滾筒干燥機結(jié)構(gòu)和物性的研究，提出了關(guān)于滾筒干燥機外壁向外界散熱的數(shù)學模型

3、。分析了每層滾筒與相鄰滾筒的換熱過程，為模擬每層滾筒內(nèi)苜蓿草段的干燥條件提供了理論依據(jù)。采用有限元的方法，利用MATLAB軟件的PDE工具箱，對苜蓿草段的傳質(zhì)階段和滾筒的傳熱階段進行計算，得出了苜蓿草段內(nèi)部水分擴散方式和干燥機穩(wěn)定工作時滾筒外壁的溫度。
　　 將苜蓿草段在滾筒內(nèi)的干燥過程分為許多個階段，將每個階段內(nèi)的連續(xù)方程、能量方程、傳熱傳質(zhì)方程，編入模擬程序。通過輸入苜蓿草段含水率和滾筒干燥機的工作參數(shù)，計算出苜蓿草段在滾筒

4、干燥機內(nèi)的干燥過程和最終含水率。通過數(shù)值模擬計算出滾筒外壁的熱損失，并分析滾筒干燥機工作參數(shù)對熱損失的影響。
　　 通過實驗驗證模擬結(jié)果的準確性，發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果與實驗結(jié)果相符，可以采用模擬程序代替試驗對滾筒干燥機工作參數(shù)進行優(yōu)化。以入口氣流溫度、入口氣流速度和滾筒轉(zhuǎn)速作為影響因素，出口苜蓿草段含水率為指標，進行響應曲面分析，建立回歸模型，并優(yōu)化滾筒干燥機工作參數(shù)，得到各因素取值范圍和最優(yōu)值：入口氣流溫度最優(yōu)值359.6℃，入口氣流

5、速度11.8m/s，滾筒轉(zhuǎn)速10.1r/min。并對各因素對出口苜蓿草段含水率的交互影響進行了分析。
　　 采用FLUENT軟件對四重滾筒干燥機內(nèi)的流場進行分析，通過分析氣固兩相流在干燥機內(nèi)的作用，進行數(shù)值模擬，獲得干燥機內(nèi)的流場分布圖、靜壓分布圖和湍流動能分布圖。對干燥機內(nèi)部流場、靜壓場和湍流動能場進行分析，發(fā)現(xiàn)氣流運動方向與壁面所成角度是影響氣流速度的重要因素。對第二重滾筒底部和第三重滾筒迎風面進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，對優(yōu)化后的流場進