气旋型喷雾干燥塔干燥效率的模拟分析.pdf

2014年11月
机床与液压
Nov.2014
第42卷第21期
MACHINE TOOL & HYDRAULICS
Vol. 42 No. 21
DO1:10.3969/.issn.1001-3881.2014.21.039
气旋型喷雾干燥塔干燥效率的模拟分析
皮骏,李志伟2,原郭丰3
(1.中国民航大学中欧航空工程师学院,天津300300;:2.中国民航大学航空工程学院,天津300300;
3.中国科学院太阳能热利用与光伏系统重点实验室,中国科学院电工研究所,北京100190)
摘要:基于压力ー旋流雾化喷嘴模型,采用 Fluent和 Gambit软件对气旋型喷雾干燥过程进行了数值模拟,得到了干燥
过程中干燥塔内颗粒运动质量与停留时间的变化规律。分析了进风温度、风速、料液温度及重力等因素对蒸发干燥效率的
影响。分析结果为气旋型喷雾干燥塔的优化设计和干燥效率的提高提供了参考。
关键词:气旋型喷雾干燥塔;数值模拟;优化设计;蒸发效率
中图分类号:TK173文献标识码:
文章编号:1001-3881(2014)21-146-5
Simulation Analysis of Drying Efficieney of Cyclone Spray Drying Tower
PI Jun.Ll Zhiwei.YUAN Guofeng
(1. Sino-european Institute of Aviation Engineering, China Civil Aviation University, Tianjin 300300, China
2. College of Aeronautical Engineering, China Civil Aviation University, Tianjin 300300, China
3. Key Laboratory of Solar Thermal Energy and Photovoltaic System, Institute of Electrical Engineering
Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)
Abstract Spray drying process of cyclone spray drying tower was simulated numerically with software packages Fluent and Gam
bit, based on the pressure-swirl atomizer model. Rules of quality changes and residence time of particles in the drying tower were pres
ented during drying process. The inlet air temperature, wind speed, material feed temperature and gravity, and other factors on evapo-
ration efficiency were analyzed. The analysis result provides a reference for improving of optimal design and evaporative efficiency of cy-
clone spray drying tower
Keywords: Cyclone spray drying tower; Numerical simulation; Optimal design; Evaporative efficiency
0前言
时,颗粒会消失,能直观观察干燥效果。通过调节空
气旋型喷雾干燥塔是一种常见的喷雾干燥结构形气流量、空气温度、料液温度这些重要影响因素,以
式。它的特点是热空气旋转进入干燥室,热空气和雾及将干燥塔倒置,进行模拟分析,对比分析干燥塔的
滴在旋转流中进行热量和质量的交换。该方法大大增干燥效率。
加了颗粒在塔内停留的时间,增强了传热、传质过1物理模型及网格划分
程
所述的气旋型干燥塔如图1所示。塔高1000
模拟所选用的是压力ー旋流雾化喷嘴,通过设置mm,直径が400mm,顶部以中心对称的方式切入两
适当的参数使得喷嘴雾化后的液滴直径分布在30
个圆筒形进气筒,其筒径b80mm,下端的锥形段
100um之间,雾滴分布范围较窄。因雾滴的干燥时倾角为60°,底端出口直径d60m。喷嘴设置在
间与其直径的平方成正比,液滴直径越小干燥脱水时干燥塔顶端的中心处,采用压力一旋流雾化喷嘴模
间越短,提高了干燥效率。
型( pressure- swirl atomizer),料液呈空心锥形向下
文中主要目的是对比模拟多种参数作用下气旋型喷出。
喷雾干燥塔的干燥效率。目前国内外很多学者已经进
网格采用 Gambit软件进行划分,以四面体为主
行了喷雾干燥数值模拟的基础研究。“。为使喷雾蒸要网格体,对干燥塔进风口与壁面交界处,干燥塔顶
发过程更直观,喷雾料液选用液态水。当干燥完全部中心处进行网格加密处理,干燥塔整体网格划分为
收稿日期:2013-09-18
基金项目:国家自然科学基金项目(51106150);中央高校基本科研业务费中国民航大学专项资助项目(ZXH20121H003)
作者简介:皮骏(1973-),男,博土,副教授,研究方向为喷嘴雾化。E-mail:jpi@cauc.cdu.cen。
通信作者:原郭丰,E-mail:yuanguofengt@163.com。