【正文】 under the premise of fully fluidized, further reduce operating wind power operation loss. The results show that, for axe body for 300 mm in diameter central cylinder of layered conical airflow fluidized bed, when autoclave central cylinder height for 75 mm, kettle design the fluctuation interface design for 60 mm in diameter, and two coneshaped body cone angle of 50176。 工業(yè)上，干燥 操作 不僅影響著產(chǎn)品的 生產(chǎn)效率 與操作 能耗， 且 通常 作為 產(chǎn)品 加工 的最后一道工序，對產(chǎn)品的 最終 質(zhì)量起著重要的保證作用 。物料預(yù)熱階段，顧名思義，就是將濕料進(jìn)行預(yù) 熱，在此同時(shí)也用一些濕的水分汽化；恒速干燥階段主要是將物料表面所有濕的水分汽化，而物料表面的溫度保持不變，使含水量降到一個(gè)程度；降速預(yù)熱階段主要是深入到物料內(nèi)部，熱空氣主要是加熱物料，只有一小部分是汽化濕分，這時(shí)干燥率下降，直到含水率達(dá)到要求的范圍。也可以這樣說，保證干燥速率首先要保證干燥溫度和濕度這些外部條件的要求。當(dāng)然有時(shí)候，不同物料所適宜采用的干燥方式并不是規(guī)定的，這一般可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而定，同時(shí)還要視情況適當(dāng)變動(dòng)。由于有 4個(gè)通道，也稱 4流體噴嘴。熱風(fēng)通過金屬網(wǎng)穿過物料層，可大大提高傳熱傳質(zhì)效率，但物料必需有一定的形狀以防漏料。它是回轉(zhuǎn)干燥機(jī)和流化床干燥機(jī)相結(jié)合的產(chǎn)物。這樣，尾氣排棄的熱損失比一般對流式干燥器要少得多，熱效率可達(dá) 75％左右。 （ 8） 直接換熱回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī) 直接換熱回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)是最古老的干燥設(shè)備之一 ，可分為 普通回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)、自清理回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)、打散回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)、穿流回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)等，經(jīng)過對轉(zhuǎn)圓內(nèi)抄板形式 進(jìn)行 改進(jìn)，使其具有 了 更廣闊的應(yīng)用空 間 ，廣泛用于化工 、 建材、飼料和冶金等領(lǐng)域 ， 型號 接近 20種。簡言之，氣流流化干燥機(jī)是將濕態(tài)時(shí)為泥狀，粉粒狀或塊狀的物料首先于熱氣流中分散，然后在流化床中隨氣流翻滾，同時(shí)進(jìn)行干燥的操作設(shè)備。 總的來說，對于氣流流化干燥機(jī)工藝，射流沖擊噴嘴的結(jié)構(gòu)、外形尺 寸、噴嘴高度、噴嘴間距以及噴嘴排列形式、氣流沖擊的輻射距離等是氣體射流沖擊物料時(shí)影響傳熱傳質(zhì)的主要結(jié)構(gòu)因素，而氣流的沖擊速度及氣體的狀態(tài)參數(shù)則是影響其傳熱傳質(zhì)的工藝因素。這種現(xiàn)象在噴射沖擊中稱為挾帶。干燥設(shè)備所需配套不見特別多 ， 這些部件的結(jié)構(gòu)形式 ， 作業(yè)參數(shù)等均對干燥質(zhì)量造成一定的影響。因此，圍繞著設(shè)備內(nèi)部物料的更好流化，目前該類干燥機(jī)設(shè)計(jì)有多種機(jī)型，總 體有如下幾種： a)帶攪拌流化床干燥器。這種裝置主要是由預(yù)干燥器，干燥器、加速管等組成，汽固液三種介質(zhì)在里面混合，劇烈傳熱傳質(zhì)，使物料迅速干燥。由此可以分別導(dǎo)出連續(xù)性方程、動(dòng)量方程（又稱納維爾 斯托克斯方程）和能量方程，進(jìn)而可聯(lián)立得到納維爾 斯托克斯(NavierStokes)方程組，簡稱 NS 方程組。他們中的任意一種都可以用來求解偏微分方程，但求解的精度不一樣。 簡言之， CFD 方法是近代流體力學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物 , 是利用高速計(jì)算機(jī)求解控制流體流動(dòng)的偏微分方程組 , 定量求取流體流動(dòng)狀態(tài)的方法，也就是對流 場的控制方程用計(jì)算數(shù)學(xué)的算法將其離散到一系列網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上求其離散的數(shù)值解的一種方法。此外，運(yùn)用 CFD 模擬還可有效地避免實(shí)際試驗(yàn)的高成本等問題，且方便合理地配置操作環(huán)境，進(jìn)而使目的流場充分均勻，同時(shí)結(jié)果也具可視化的特 性。 PHOENICS是英國 CHAM公司開發(fā)的模擬傳熱、流動(dòng)、反應(yīng)、燃燒過程的通用 CFD軟件，世界上第一個(gè)投放市場的 CFD軟件。對于給定精度，解適應(yīng)細(xì)化方法使網(wǎng)格細(xì)化方法變得很簡單，并且減少了計(jì)算量。如下： （ 1）強(qiáng)大的網(wǎng)格支持能力 支 持界面不連續(xù)的網(wǎng)格、混合網(wǎng)格、變形網(wǎng)格以及滑動(dòng)網(wǎng)格等。 第 節(jié) 課題 的研究重點(diǎn) 圍繞 著圓錐型氣流流化床干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化 ， 利用 CFD 的相關(guān)商用軟件 ， 主要 開展 了 以下幾方面的研究工作 ， 即 （ 1）構(gòu)建氣流干燥機(jī)的 CFD 計(jì)算網(wǎng)格模型； （ 2）確定流場模擬的優(yōu)化指標(biāo)及計(jì)算初邊界條件； （ 3）結(jié)合均勻設(shè)計(jì) 的實(shí)驗(yàn) 安排法 ，開展 設(shè)備結(jié)構(gòu)與尺寸 的 優(yōu)化考察 。該三種 kε 模型 的方程表達(dá)式分別為 標(biāo)準(zhǔn) kε 模型 ： ))((,2kikiii xuxuuuk ? ??? ?????? ??? （ 25） kMbkjktji i SYGGxkxxkutk ????????? ??????? ??????? ])[()()( （ 26） ????? ??????????? SkCGCGkCxxx ut bkjtji i ???????? ???????2231 )(])[()()(（ 27） RNG kε 模型 ： ????? ???????????? kje f fkji i Gxkaxxkutk )()()( （ 28） kCGkCxaxx ut kje f fji i221)()()( ????????? ??? ????? ???????? （ 29） 21 Realizable kε 模型 ： ??????? ????????????? kjktji i Gxkxxkutk ])[()()( （ 210） ????????????? ? vkCECxxx ut jtji i ??????? ???????221])[()()( （ 211） 式 25 至式 211 中 k 為湍流動(dòng)能 （ m2 表 21 初始計(jì)算參數(shù) 參數(shù)名稱 進(jìn)風(fēng)速率 u（ m 60176。 4 45176。 2 40176。 50176。根據(jù)文獻(xiàn)的推薦，其進(jìn)風(fēng)速率多應(yīng)在 ms1） ， Ss 為廣義源項(xiàng)。此外 ,利用 FLUENT軟件進(jìn)行新品研發(fā)或工業(yè)放大則可以部分取代實(shí)驗(yàn)測量 ,縮短研發(fā)周期 ,提高經(jīng)濟(jì)效益?？蓮募河羞吔缇W(wǎng)格中生成體網(wǎng)格的附加前處理程序； (5)Filters (Translators)。甚至可以用混合型非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。 CFX采用有限元法，自動(dòng)時(shí)間步長控制， SIMPLE算法，代數(shù)多網(wǎng)格、 1000 Line, Stone和 Block Stone解法。另一個(gè)例子就是化學(xué)反應(yīng)流動(dòng)的計(jì)算。因此，學(xué)者們此時(shí)才真正開始對 CFD 技術(shù)給予前所未有的高度關(guān)注，并投入大量熱情和經(jīng)費(fèi)進(jìn)行 CFD 的深度研發(fā)，此后 CFD技術(shù)正式步入了一個(gè)持續(xù)有序的發(fā)展階段。 計(jì)算數(shù)學(xué)中，將具體的流場控制方程分為 3 類：橢圓型、拋物型和雙曲型方程。 CFD 數(shù)值模擬可以看作是在質(zhì)量守恒方程，能量守恒方程等諸如這種平衡方程的控制下對流動(dòng)的模擬，在氣流干燥方面，就是對氣流和物料流動(dòng)的數(shù)值模擬。 e）對撞流干燥。使用高速熱氣流使得物料懸浮在其中，12 通過熱交換達(dá)到使物料水分散失的目的，這種裝置的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)轉(zhuǎn)速度快，效率高，缺點(diǎn)是流動(dòng)阻力大，動(dòng)力耗能也大。于是 ， 在設(shè)備的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)中就存在著不少的問題：許多設(shè)備的設(shè)計(jì)大都采用模擬設(shè)計(jì)或相似設(shè)計(jì)的方法 ， 通常是繪制樣機(jī) ， 然后對各部分進(jìn)行比例放大或縮小 ， 部分結(jié)構(gòu)進(jìn) 行消弱或加強(qiáng)或略有改進(jìn) ， 以適應(yīng)自己的生產(chǎn)條件或能力。 (5)噴嘴直徑 顆粒物料受到加熱氣流的沖擊作用后，在一定力的作用下會(huì)使物料產(chǎn)生類似流化狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)，而物料的運(yùn)動(dòng)就是干燥 與加熱的過程。反過來說，大顆粒物料，以及含有難脫除的微孔水或結(jié)合水的物料通常不宜采用氣流干燥。 與物料類型不同，干燥形式不一樣，干燥過程中所發(fā)生的變化也不一樣，這在生產(chǎn)加工中應(yīng)引起注意，宜選擇合適的干燥形式及干燥設(shè)備。 （ 6） 盤式干燥機(jī) 20世紀(jì) 80年代初期，由上海市化工裝備所開始開發(fā)此項(xiàng)技術(shù)，近幾年國內(nèi)多家干燥企業(yè)開始開發(fā)此類產(chǎn)品，到目前 已 基本成熟，用 于 化工 、 醫(yī)藥、食品 等 干燥?；剞D(zhuǎn) 筒體外殼沿長度方向被分成幾個(gè)獨(dú)立的箱形殼體，每個(gè)殼體內(nèi)設(shè)置鼓風(fēng)機(jī)、空氣加熱器、進(jìn)氣口及排氣口。熱量主要是由加熱管供給，故屬于節(jié)能型的設(shè)備 。目前 廂 式干燥器也有一定改進(jìn)， 廂 內(nèi)各點(diǎn)的溫度控制在 177。 .壓力式噴嘴的噴 霧干燥塔尺寸與旋轉(zhuǎn)式噴嘴的干燥塔相反， 即 直徑小而高度大。轉(zhuǎn)筒干燥器這是在日本發(fā)展起來的一種干燥器，它是將干燥空氣通過許多干燥管噴射到需要干燥物料表層的，它具有6 體積小，成本低，傳熱效率高的特點(diǎn)。從而有利于干燥 ， 并節(jié)省能量。 30年來，中國對許多干燥技術(shù)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化 。經(jīng)過近幾十年的快速發(fā)展與追趕，我國的干燥設(shè)備雖然已經(jīng)結(jié)束了完全依賴進(jìn)口的被動(dòng)局面，自行制造的干燥設(shè)備目前可基本滿足國內(nèi)市場的一般生產(chǎn)要求，甚至還有個(gè)別機(jī)種出口到國外。 針對 圓錐型氣流流化干燥機(jī) ， 運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)理論及相應(yīng)的經(jīng)典商用軟件，借助均勻設(shè)計(jì)的試驗(yàn)計(jì)劃安排法，開展了干燥機(jī) 流化室 的結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化 與設(shè)計(jì) ， 以 確保 在 設(shè)備流場充分流化的前提下，進(jìn)一步減小 操作 的風(fēng)動(dòng)力操作損耗。 40 年代開始，隨著流化技術(shù)的發(fā)展，高強(qiáng)度、高生產(chǎn)率的沸騰床和氣流式干燥器相繼出現(xiàn)。 第一屆全國干燥會(huì)議干 1975年 6月 23日在南京召開，至今已經(jīng) 30余 年了。因此，從一方面來講，干燥有等溫干燥和變溫干燥兩種，在干燥過程中，并非僅僅等溫干燥就能解決問題的，等溫干燥會(huì)導(dǎo)致物料過熱，損傷產(chǎn)品質(zhì)量，故采用變溫干燥是必要的。當(dāng)前，又發(fā)展了一些新類型的干燥器，如噴動(dòng)床干燥器，沖擊流干燥 器，轉(zhuǎn)筒干燥器，過熱蒸汽干燥器等等。 此外， 壓力式噴嘴 還 有一種新 型 結(jié)構(gòu)，稱為壓力 氣流式噴嘴 ，其 結(jié)構(gòu)是中央為壓力噴嘴，周圍的環(huán)隙為氣流式噴嘴。 （ 3） 廂式 干燥機(jī) 廂 式干燥器特別適用于多品種、小批量生產(chǎn)的場合。在回轉(zhuǎn)殼體的內(nèi)部，以同心圓方式排列 2—4圈的加熱管，管內(nèi)通入水蒸氣或其他熱載體，以熱傳導(dǎo)的方式加熱被干燥物料。因干燥器內(nèi)物料借轉(zhuǎn)動(dòng)向前移動(dòng)，接近活塞流，故停留時(shí)間分布很窄。這就極大地減少了被氣體帶走的這部分熱量損失，提高了熱量利用率，是一種節(jié)能型干燥設(shè)備。為此，我們可以努力提高設(shè)備的通用性，使得一種規(guī)格的干燥機(jī)可以適用于不同類型的原材料和不同的干燥方式，同時(shí)降低生產(chǎn)設(shè)備所需的基本成本，提高設(shè)備的利用率。不同干燥機(jī)類型對這些操作參數(shù)的要求也不一樣。 (4)噴嘴結(jié)構(gòu) 噴嘴從開孔的幾何形狀上可分為圓形和條形兩大類。 以上是影響氣流干燥機(jī)的主要因素 ， 干燥設(shè)備與技術(shù)先進(jìn)與否將直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益及產(chǎn)品的競爭力。該裝置由若干單組成，每一單元熱風(fēng)獨(dú)立循環(huán)，部分尾氣由專門的排濕口排出，熱氣的傳輸過程中可以帶走物料表面的水分。 d）流化床噴霧造粒干燥?？梢哉f， CFD 是一種有效和經(jīng)濟(jì)的研究手段。除了應(yīng)用于航空、航天、船舶、水利方面外，應(yīng)用的范圍逐步擴(kuò)大到化工、冶金、建筑、環(huán)境、 食品等相關(guān)領(lǐng)域。報(bào)告將工程中常見的流動(dòng)、傳熱、化學(xué)反應(yīng)等過程粗略劃分為十大類問題，并指出 CFD 都有望對此加 以解決，報(bào)告取得了良好的推介效果。其中最重要的例子就是湍流現(xiàn)象。迄今為止 ，許多用戶使用 FLUENT對流動(dòng)和傳熱進(jìn)行了模擬計(jì)算。它是第一個(gè)交互式的、用戶界面友好的商用 CFD 軟件，第一個(gè)引入雷諾應(yīng)力湍流模型作為標(biāo)準(zhǔn)17 的特征，第一個(gè)基于完全非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的商用 CFD 軟件，第一個(gè)提供標(biāo)準(zhǔn)并行處理能力的軟件，第一個(gè)提供處理任意邊界變形的變形網(wǎng)格能力的軟件。用于進(jìn)行流動(dòng)模擬計(jì)算； (2)Pre PDF。 （ 6）強(qiáng)有力的圖形后處理功能 可以以動(dòng)畫、圖形、曲線以及具體數(shù)字報(bào)告的方式對計(jì) 算結(jié)果進(jìn)行方便地處理，而且還有專門針對旋轉(zhuǎn)機(jī)械的后處理功能。由該三個(gè)方程可聯(lián)立得到一個(gè)方程組，稱為 NavierStokes 方程組，或簡稱 NS 方程組。同樣，若初邊界條件選取不當(dāng)，則可能 計(jì)算不出欲尋找的目標(biāo)參量，甚至計(jì)算程序?qū)⒏具\(yùn)行不通。 3 水平 45176。 表 25 因素與水平安排表 列號 序號 因素 A 因素 B 因素 C 因素 D 1 1(1) 6(3) 8(4) 10(5) 2 2(1) 12(6) 3(2) 7(4) 3 3(2) 5(3) 11(6) 4(2) 4 4(2) 11(6) 6(3) 1(1) 5 5(3) 4(2) 1(1) 11(6) 6 6(3) 10(5) 9(5) 8(4) 7 7(4) 3(2) 4(2) 5(3) 8 8(4) 9(5) 12(6) 2(1) 9 9(5) 2(1) 7(4) 12(6) 10 10(5) 8(4) 2(1) 9(5) 11 11(6) 1(1) 10(5) 6(3) 12 12(6) 7(4) 5(3) 3(2) 注： ( ) 內(nèi)為進(jìn)行水平合并后的水平代號。 60176。 本模擬對象屬定常黏性湍流過程，其底部氣流進(jìn)口氣速為已知，頂部出口采用自由出流邊界。易知，本模擬需考察 r r r3和 r4這 4 個(gè)因素變量對于風(fēng)動(dòng)力損耗指標(biāo)的影響。 模擬計(jì)算流程 對于 節(jié)中的流場 控制方程 ，由于其內(nèi)包含復(fù)雜的偏微分項(xiàng)，故難以求算其解析根，只能依靠現(xiàn)代計(jì)算數(shù)值分析的方法加以 離散求解