超声场强化污泥对流干燥热湿耦合迁移过程的数值模拟

为理论上有效预测超声作用对污泥对流干燥过程的影响,基于非平衡热力学理论,建立了超声场作用下污泥对流干燥热湿耦合迁移过程的数学模型.对不同声能密度作用下污泥内部温度及湿度场分布进行数值模拟.结果表明,超声作用可以有效加速污泥内部的湿迁移过程,但超声强化效果随污泥厚度增大而逐渐减弱.此外,超声热效应使污泥温度有所升高,但污泥内部的温度梯度却略有降低,因此,污泥内部由温度梯度引起的湿分扩散并未因超声波作用而得到强化.     

微波对流联合干燥特性的数值模拟

微波对流不仅干燥速度快,而且具有杀菌的特点.文中对微波对流联合干燥过程进行了理论研究.通过对微波对流联合干燥工作机理的定性分析,建立起相应的数学模型和微分控制方程组,并在此基础上对球形物料的微波对流联合干燥特性进行了数值模拟.着重考察了沿半径方向上物料含湿量、水蒸汽压力、温度等随干燥时间的变化关系,计算结果符合理论分析情况,与实验结果也吻合良好.同时发现微波输入功率对内部湿份的迁移、干燥过程的温度变化都有很大的影响.     

污泥高级厌氧消化前后的热风对流干燥特性

利用热风对流干燥技术对脱水污泥及高级厌氧消化后的污泥进行了对流干燥试验。研究了风温、风速和样品厚度对污泥的干燥效果。结果表明,在相同的工况下,高级厌氧消化后的污泥的干燥效率高于脱水污泥的干燥效率。在风温、风速和污泥厚度分别在120℃、6 m/s和10 mm的工况下,脱水污泥的最高干燥速率为80.7 mg/(g·min),而厌氧消化沼渣的最高干燥速率为486.2 mg/(g·min),厌氧消化沼渣的干燥速率是脱水污泥干燥速率的6倍。在实际处理中,污泥可考虑先经过高级厌氧消化之后,再通过对流干燥达到减量的目的。     

城市污水处理厂污泥低温对流干燥动力学特性

针对近年来兴起的污泥低温热干化技术,采用热重实验分析方法,研究了城市污水处理厂污泥低温对流干燥动力学特性.实验发现:在低温干燥条件下(40~80,℃),污泥降速干燥过程可分为一次降速干燥和二次降速干燥两个阶段;随热风温度降低,低干燥速率的二次降速阶段所占时间比例大幅增加,是污泥低温干燥耗时较长的原因.利用反应工程方法理论,解释了污泥低温干燥过程中产生一次和二次降速干燥阶段的原因,同时,拟合了各干燥阶段脱水机理函数     

高含湿低强度太阳能对流干燥过程的传热传质特征

在研究Luikov‘s热湿迁移基础上,在低强度和高含湿量的条件下,建立 了一个一维无限大平板太阳能对流干燥的热湿迁移数学模型,数值模拟了太阳能的干燥过程,同时,使用太阳能温室型集热器对流干燥装置对泡沫塑料进行连续干燥实验,所测温度和含湿量随时间的变化规律与计算结果相一致,表明这个理论模型是正确的。     

明胶软胶囊表面温度分布的实验研究

应用红外热像技术，在对流干燥实验台上对热风干燥过程中软胶囊表面温度进行了测试，得到了湿维E软胶囊和脉通软胶囊的红外热图．实验结果表明：温软胶囊的表面温度场由快速升温区和慢速升温区两部分组成，温度上升的趋势由快速升温区逐渐过渡到慢速升温区；湿软胶囊表面与热风温度达到热平衡的时间t’与胶囊的形状及大小有关；对于同种软胶囊，随着热风风速的提高，时间t’缩短，而随着热风温度的上升，t’变化很小,实验结果对于制药工业中湿软胶囊的干燥具有重要的指导意义．     

干成剂对污泥对流干燥特性的影响

在热风温度为50~80℃,风速为0.96 m/s的条件下,利用对流干燥试验台对直径为8 mm的圆条状污泥进行了干燥试验,分析了干成剂对污泥干燥特性的影响。发现原污泥的干燥特性与普通物料有较大的差别,只存在预热阶段和减速干燥阶段,50℃时的干燥时间几乎是80℃时干燥时间的2倍。向污泥中加入干成剂后,污泥的干燥速率大大提高;但存在一个最佳的干成剂掺量比使污泥具有最大的干燥速率。污泥干燥进行到某一阶段后再进行添加干成剂才能有效缩短干燥时间,存在一个最佳的干成剂添加时间。     

油茶籽的热风干燥特性及数学描述

干燥对油茶籽贮藏、加工和茶油质量极其重要.为了优化干燥工艺,降低干燥能耗,研究了热风干燥、微波干燥和自然干燥3种方法对油茶籽中油脂稳定性的影响,考察了温度和堆积密度对油茶籽干燥特性的作用规律,采用3种不同模型对油茶籽干燥过程进行拟合,建立了干燥数学模型.结果表明:油茶籽适宜采用热风干燥,干燥速率随着温度的升高和堆积密度的减小而增大;在40、55、70℃下,油茶籽干燥至相对安全储藏水分所需时间分别为20、15、13 h;堆积密度为322、354、430、442 kg/m3时,对应的干燥时间约为15、20、22、25 h.常用的3种指数干燥模型的线性回归分析表明,Page模型能较好地描述油茶籽的热风干燥过程,所得理论值和试验值之间的平均相对误差为5.72%,说明该模型能较准确地预测油茶籽干燥过程中的干燥速率及水分含量.     

湿蚕蛹干燥过程的实验研究

对缫丝副产物湿蚕蛹的干燥过程进行了实验研究、采用垂直穿流热风强制对流干燥方式，根据实验结果分析了热风温度、流速、蚕蛹层厚度对干燥过程的影响，获得了指数形式的实验关系式。     

多孔材料热风干燥过程中收缩特性研究

为了更好的研究多孔材料热风干燥过程中内部干燥特性,将干燥过程中整体体积、尺寸收缩比与平均干基含水率的函数关系运用到内部各单元层。以胡萝卜颗粒为例,建立了干燥中物料内部各单元层收缩模型。运用MATLAB编程的方法对胡萝卜颗粒内部各单元层体积和尺寸变化及分布规律进行数值模拟计算。模拟结果表明:片状胡萝卜颗粒在热风干燥过程中随着水分不断对外扩散迁移、干基含水率降低的过程中,表单元层由于水分首先扩散蒸发到热空气中而首先收缩,内部单元层水分滞后扩散蒸发而滞后收缩;外部单元层水分扩散速率大于内部单元层,边界收缩位移量最大。通过实验对模拟结果进行验证,验证结果表明此模型可以用来表述干燥过程中多孔材料内部收缩特性变化规律。     

高温气流干燥氧化铝对流传热传质分析

基于两相流理论,提出了一个描述含湿氧化铝颗粒气流干燥过程的一维数学模型.模型考虑了干燥管内气固两相间的传热和传质、气固两相温度和含湿量的变化.利用Bird等所提出的努赛尔数经验公式对该气流干燥模型进行了数值计算,得到了含湿氧化铝颗粒在不同气流干燥条件下的干燥曲线.整个干燥过程的数值模拟结果与实验数据吻合得很好,可以用来预测含湿氧化铝颗粒的干燥湿度.另外,对固气比、气流温度以及气流速度对颗粒湿度沿干燥管高度变化的影响也作了计算和分析,结果表明固气比和气流温度对颗粒湿度的变化影响较大.低固气比、高气流入口温度,干燥过程颗粒湿度变化大,有利于颗粒干燥.而气流速度对颗粒湿度变化的影响则可忽略不计.     

苹果片超声波预干燥传质过程试验研究

对超声波作用下苹果片预干燥过程进行了试验研究,分析了超声声强对样品预干燥速率的影响.建立了超声波预干燥过程的数学模型,模型中引入修正系数γ来反映超声波对样品内部水分扩散系数的影响.结合试验中所得样品含水率数据,计算出不同超声强度对应的修正系数,并拟合出修正系数与超声强度的关系曲线.研究结果表明,超声波有效强化了苹果片的...     

污泥厚度和风速对污泥常温干燥的影响及干燥模型分析

为了研究污泥在常温下的干燥特性,采用自制的污泥干燥装置对城市脱水污泥进行常温干燥实验。研究了不同厚度(10、20、30 mm)和不同风速(0、1、3 m·s~(-1))条件下污泥含水率随时间变化的规律,并用常见的干燥模型对污泥常温干燥过程进行拟合。结果表明:常温条件下,10 mm厚度污泥的干燥速率均高于20 mm和30 mm厚度污泥的干燥速率,并且在风速较低时,降低污泥厚度对缩短干燥时间的效果更加显著;污泥厚度不同,风速对污泥干燥的影响作用不同,对于10 mm厚度的污泥,增加风速可显著缩短干燥时间,而对于20 mm和30 mm厚度的污泥,风速需增加到一定数值(如3 m·s~(-1))时,才能显著缩短干燥时间;Logarithmic模型更适合描述污泥在常温条件下的干燥,干燥过程中的有效扩散系数为1.73×10~(-9)~1.38×10~(-8)m~2·s~(-1)。     

合成纤维织物和棉织物热风干燥特性的实验研究

采用合成纤维和棉织物作为实验样品，对纤维织物的热风干燥过程进行了实验研究，得到了在不同干燥工况条件下的纤维织物温度和干基含水率变化曲线，对合成纤维织物和棉织物的表面温度和干基含水率变化特性进行了仔细分析。在热风干燥中，织物温度与干基含水率均存在4个 阶段的变化，不同的织物具有不同的干燥特性。织物的干燥是在恒速干燥阶段完成，其干燥速率由水分表面气化速度所控制；纤维织物热风干燥的临界含水率约为10％左右，降低织物的临界含水率和延长织物的恒速干燥阶段时间均有助于提高织物的干燥质量。     

纸张超声波干燥速率的试验研究

为了解决目前造纸干燥部能耗较大的问题,对纸张超声波干燥过程中振板厚度、初始含水率、超声波功率的影响进行试验研究。采用自制纸张超声波干燥装置,利用超声波的机械效应和空化效应,通过含水率测量仪、电子天平等测量过程中纸张含水率的变化,通过计算得出干燥速率。试验发现当功率固定为200 W时,振板厚度为2 mm,最佳超声波频率为22.6 kHz时,干燥效率达到最高;超声波干燥速率在1 s内达到最大,随着含水率的下降,干燥速率也迅速减小,并基本稳定;干燥速率随着功率的增大呈现出先增大后减小的变化趋势,且两者保持非线性变化关系,当超声波功率为540 W时,超声波干燥速率最佳。结果表明,超声波干燥可作为高效率阶段性干燥,在压榨部与烘干部之间进行辅助干燥,从而减小烘干部长度。     

油田采油污水污泥干燥特性实验研究

以辽河油田某采油污水污泥为研究对象,在分析理化特性的基础上,研究了影响含油污泥干燥过程的因素及其规律.实验结果表明,掺煤量、粒径、干燥风温度、干燥风流量是影响油田含油污泥干燥速率的主要因素.掺煤比例越大,粒径越小,干燥风温度越高(在一定温度范围内),干燥风流量越大(在一定流量范围内),干燥速率越大;且当掺煤比例为20%,粒径为20 mm,干燥风温度为125℃时,这些因素对污泥干燥的强化效果愈加明显.     

兰州石化泥油薄层干化特性及干化模型建构

为实现炼化三泥的减量化和资源化利用,搭建薄层干化实验台,以兰州石化某炼厂炼化三泥为研究对象,实验研究干化过程的物料厚度、干化风速和干化温度三个主要因素对于干化效果的影响。在参数研究基础上,通过对实验数据进行模型拟合,得到模型参数与三个因素的关系。结果表明：当干化温度提高、干化风速增大、薄层厚度减小时,被干化的物料会在较短时间内达到干化平衡状态。干化温度和风速主要作用于干化的升速阶段和恒速阶段,薄层厚度主要作用于降速阶段。得到实验的最佳条件为干化温度120 ℃,干化风速2.75 m/s,干化厚度3 mm。经过薄层干化后的样品含水率<2%,体积明显减小,研磨后呈粉末状,基本无粘性,实现了减量化,也为资源化奠定基础。此外,利用Karathanos干化模型建立了扩散系数的对数与温度倒数的线性关系,计算出各工况下的活化能和扩散因子,为三泥的薄层干燥处置方案提供了技术指导。     

油茶籽热风干燥特性及其数学描述

干燥对油茶籽贮藏、加工和油茶质量极其重要且能耗最多,为了优化干燥工艺,研究了3种干燥方法对油茶籽中油脂稳定性的影响,考察了温度和堆积密度对油茶籽干燥特性的作用规律,采用3种不同模型对油茶籽干燥过程进行拟合,建立干燥数学模型。结果表明,油茶籽适宜采用热风干燥,干燥速率随着温度的升高和堆积密度的减小而增大,在40、55、70 ℃下,油茶籽干燥至相对安全储藏水分所需时间分别为20、15、13 h,堆积密度为322、354、430、442 kg/m3时,对应的干燥时间约15、20、22、25 h。常用的3种指数干燥模型的线性回归分析表明,Page 模型能较好地描述油茶籽热风干燥过程,所得理论值和试验值之间的平均相对误差为5.72％,说明该模型能较准确预测油茶籽干燥过程中的干燥速率及水分含量。     

污泥的生物干化及其热值变化

探讨了物料配比、翻堆方式和通风量对脱水污泥生物干化的影响,分析了污泥生物干化前后热值的变化情况.结果表明,当污泥与园林垃圾的配比为5∶2时,温度峰值最高,达54.6℃,物料含水率下降了11.22%,且VS去除率最高;与不翻堆的试验相比,翻堆试验的最终含水率为45.98%,比不翻堆的低2.54%;当通风量为0.5 m3/h时,有利于堆体温度的上升和强化干化效果.采用最佳的生物干化条件对污泥进行预干化处理后,堆体的含水率从60.45%降至42.57%;干化后物料的低位热值达到9 763.3 k J/kg,有良好的热值资源化前景.     

超声空化热效应破解剩余污泥的机制

为探明超声方法破解剩余污泥时的热效应,分别采用超声和水浴加热方法作用于有机大分子、细菌和剩余污泥.研究结果表明:超声作用酸性橙前后的TC和TOC含量降低,验证超声空化存在高温热解作用;对比三种情况下超声作用细菌和剩余污泥的破解效果为:未通入循环冷却水时超声>通入循环冷却水时超声>水浴加热,超声的热效应对细菌和剩余污泥的破解起促进作用;超声破解剩余污泥时超声引起温升的能量占超声总能量的10%以上,当温升达到70℃后,超声的热作用对剩余污泥的贡献率为20%左右.