太陽能污泥干燥系統(tǒng)流動傳熱特性的研究.pdf

1、污泥脫水處理后的含水率在80%左右,遠高于可資源化利用的含水率范圍,因此必須對污泥進行干燥處理。傳統(tǒng)的污泥熱干燥設(shè)備運行能耗大,投資成本高,難以推廣,尋求一種節(jié)能環(huán)保型的污泥干燥方式成為相關(guān)領(lǐng)域的重要研究方向。太陽能污泥干燥系統(tǒng)利用可再生能源——太陽能作為熱源,能夠有效減小污泥干燥設(shè)備能耗及運行成本。研究系統(tǒng)中所涉及的流動傳熱問題是進行太陽能干燥系統(tǒng)設(shè)計的重要內(nèi)容,可為發(fā)展高效節(jié)能的污泥干燥技術(shù)提供理論依據(jù),具有重要的研究價值。本文在科

2、技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金(09C26213200875)的資助下,研發(fā)太陽能污泥干燥系統(tǒng),并從理論分析、數(shù)值模擬和實驗測量等方面對系統(tǒng)中所涉及的流動傳熱問題展開研究,主要工作如下:
　　 1.對污泥干燥過程中水分蒸發(fā)的傳熱傳質(zhì)規(guī)律進行研究。通過建立污泥干燥水分蒸發(fā)的數(shù)學(xué)模型,對影響蒸發(fā)的有關(guān)因素進行分析,結(jié)果表明:提高干燥介質(zhì)溫度,增大氣流流速可以有效提高污泥干燥速率。并從理論上研究污泥干燥過程中粘壁現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和污泥粘壁量的

3、影響因素,為污泥干燥器設(shè)計提供理論指導(dǎo)。
　　 2.從理論上分析影響太陽能污泥干燥室內(nèi)熱濕環(huán)境的相關(guān)因素并進行熱工計算。設(shè)計和建立太陽能干燥室測試試驗臺,對室內(nèi)溫濕度進行測量。對比實驗數(shù)據(jù),驗證熱工計算中室內(nèi)平均溫度與室內(nèi)吸收太陽輻射強度計算方法的可行性,為數(shù)值模擬計算邊界條件的設(shè)定提供參考。
　　 3.應(yīng)用Fluent軟件對太陽能干燥室中的熱濕環(huán)境進行模擬,分析了不同通風(fēng)形式和通風(fēng)量下太陽能房內(nèi)的溫度場和濕度場。模擬結(jié)

4、果表明:兩出口排風(fēng)形式的太陽能污泥干燥室可以形成良好的干燥微環(huán)境。當(dāng)兩出口排風(fēng)風(fēng)速≥5m/s時,室內(nèi)干燥區(qū)域溫度高于室外環(huán)境溫度,同時相對濕度低于室外環(huán)境相對濕度,且增大出流風(fēng)速,干燥區(qū)域內(nèi)空氣擾流強度增強,此工況下有利于干燥室內(nèi)污泥水分的蒸發(fā)。模擬結(jié)果為系統(tǒng)中太陽能房設(shè)計提供理論依據(jù)。
　　 4.提出太陽能污泥干化系統(tǒng)設(shè)計方案,結(jié)合數(shù)值模擬和試驗結(jié)果對該方案進行優(yōu)化。根據(jù)工程熱力學(xué)相關(guān)理論建立太陽能污泥干燥室內(nèi)熱濕輸運數(shù)學(xué)模型