Lv Wei 1, Li Yan Dong 1, Li Rui Yang 2Liu Jianhua 3Shao Haijiang3
(1. School of Mechanical Engineering, Harbin Polytechnic University, Harbin 150080, China, 2. School of Energy Science and Engineering, Harbin Polytechnic University, Harbin 150001, China, 3. Cogeneration Co., Ltd Lanxi City, Zhejiang Lanxi 321100)
Kurzfassung: Die Phasenströmung Theorie, durch die Eigenschaften des Trocknungsprozesses von Biomassebrennstoffpartikeln analysiert, die Einrichtung von einem geraden Rohr, das Massentransfer mathematisches Modell für die Wärmeübertragung während des Trocknungsgasstrom Ebene durch numerische Verfahren, das Modell zu lösen, und durch experimentelle Bestätigung. für jede anfängliche Feuchtigkeitsgehalt des Materials, die Zulufttemperatur und der Zuführmenge der austrocknende Wirkung der Biomasse wurden getestet und analysiert.
0 Einleitung
Biomasse ist nur noch von Kohle, Erdöl, Erdgas, die viertgrößten Energie eines Anteil von rund 14% des gesamten weltweiten Energieverbrauches[1]In Chinas Biomasse für etwa 33% der Primärenergie entfielen, ist Kohle in der zweitgrößten Energie nur an zweiter Stelle[2].
Ausbeutung Stroh Rohstoff ist ein wichtiger Weg der erneuerbaren Energien, sondern Rohstoff frisch geerntete Stroh Kraftstoff Feuchtigkeit groß ist, es zu einer Verschlechterung der Lagerung führen kann, und es ist schwierig, Zündung und stabile Verbrennung in dem Verbrennungsrost-Kessel direkt. Die Verwendung von oberer Rost wurde in den Boden einen bestimmten Prozentsatz der Studenten trockener Biomasse Kraftstoffs eingespritzt, die diese Probleme effektiv lösen kann. Biomasse Trocknungsprobleme in seinem großflächigen Einsatz von nach und nach freigelegt und hat einen Einfluss auf die groß angelegte Verbrennung von Getreidestroh Nutzung begonnen ein ernstes Problem. höhere Rohwassers groß angelegte Verbrennung von Stroh geschichtete Materialausnutzung auf dem Teil der pulverisierten Biomasse Strohpartikel (meist körnigen zerdrückt) ein effektive Trocknung Forschung hat praktische Bedeutung zu erreichen.
Lufttrocknung ist eine effiziente, kontinuierliche Wirbeltrocknungsverfahren, das wie folgt charakterisiert: ① Trocknungszeit ist kurz; ② Gas-Feststoff-Kontakt ausreichend Wärme und Stoffübergang erleichtern durchgeführt wird; ③ einfache Ausrüstung, große Anpassungsfähigkeit [3- 5]. Dieses Papier nach, Gas-Feststoff-Strömung etablierte Theorie ein mathematisches Modell von Biomasse Trocknungsprozesses des Kraftstoffs, der Trocknungsprozess abgeschlossen von Biobrennstoffen numerische Simulation und Vergleich und Verifikation durch Experimente der Feuchtigkeitsgehalt des Luftstroms, dass die Ergebnisse sein kann Lufttrockner für die Konstruktion und Performance-Analyse des Hinweises, der eigentliche Trocknungsprozess für das Land Stromerzeugung aus Biomasse zu fördern wertvoller Orientierung Basis zur Verfügung zu stellen.
1 Modellannahmen
Basierend auf den Eigenschaften der Lufttrocknung, um mathematische Berechnungen zu erleichtern, Lufttrocknung, um einige vernünftige Annahmen zu treffen[6- 8]:
1) das Material ist eine isotrope einheitliche Kugel;
2) die Anfangstemperatur und der Feuchtigkeitsgehalt des Materials sind gleichmäßig verteilt;
3) Volumenschrumpfung des Materials während des Trocknungsprozesses ist vernachlässigbar;
4) Die Feuchtigkeit diffundiert von der Innenseite des Materials zur Oberfläche und die Verdampfung findet nur auf der Oberfläche statt.
5) Konvektionswärmeaustausch zwischen der heißen Luft und der Oberfläche des Materials und dann zur Wärmeleitung innerhalb des Materials;
6) Trocknen der Rohrisolierung.
2 mathematisches Modell[9- 10]
3 Modelllösung und experimentelle Verifikation
Computerprogrammierung, physikalische Parameter aus Bindematerial, Luft und Dampfparameter, die Anfangsparameter unter den gegebenen Bedingungen die Verwendung des Hauptprogramms ein Unterprogramm (Funktion verwendet ode45 nennen [11]) Die Gleichungen, numerische Lösung des Feuchtigkeitsgehalt des Biomasse-Brennstoff ändert, wird der Wassergehalt der Luft und anderen Parameter, die mit der Länge des Rohres, und eine Korrelationskurve aufgetragen zu lösen.
Wie aus Figur 2, das Vorhandensein des Tests und berechneten Werte sind konsistent zu sehen ist, aber einige Abweichungen verursachen Abweichungen: ① Modell auf der Annahme beruht Einrichtung; Feuchtigkeitsgehalt Biobrennstoff reclaimer ② Meßergebnis usw. Bestimmung durch mehr Effekte, so werden es einige Unterschiede in Wert sein, so dass die Trocknungs Simulation die reale Situation und die Entwicklungstendenz der Feuchtigkeitspartikel in dem Trocknungskanal Prozess eine Änderung Stromtrocknung reflektieren kann.
4 Ergebnisanalyse
Wie aus Fig. 3 ersichtlich sind, kann der Trocknungsgasstrom in zwei Prozesse aufgeteilt werden. In der Anfangsphase des Trocknungsprozesses, variieren das Material und die Luftfeuchtigkeit aufgrund der Relativgeschwindigkeit zwischen den festen Teilchen und dem Gasstrom und Temperaturdifferenz sehr unterschiedlich, als große Stücke von Material können auch in dem Gasstrom, der gesamte Oberflächenbereich des getrockneten Materials dispergiert werden kann, als eine wirksame Fläche von der gleichen Zeit wie die Gasdispersion und Rühren des Materials, die Verdampfungsoberfläche ständig aktualisiert. Somit wird die festen Teilchen der Heißluft verwendet werden, Wärme- und Stoffübertragung zwischen der Antriebskraft groß ist, die Stärke der Wärmeübertragung und Massenübertragung, intensiver. in diesem Stadium der Trocknungsprozess wurde recht gut durchgeführt wird, so dass in dieser Phase der Feststoffpartikel mit Feuchtigkeit und Temperatur der Heißluft-Trocknungsrohrlänge steigt seinen Wert abnimmt großer Spielraum, Remission von einem Trocknungsvorgang gefolgt eingeben, mit abnehmender Geschwindigkeit und die Temperatur der festen Teilchen und erhöht die Warmlufttemperatur, Geschwindigkeit, heiße Luft, die zwischen den festen Teilchen und Stoffübertragung Antriebskraft reduziert wird, Trend der Parameterwertänderung Um zu erleichtern.
5 Faktoren, die die Trocknungsanalyse beeinflussen
5.1 Anfangsfeuchte des Trocknungseffekts
Die Lufttrocknung bei einer Temperatur von 140 ° C und einer Zuführrate von 1,5 kg / min wurde bei verschiedenen anfänglichen Wassergehalten von 56% ~ 43% durchgeführt, und die Ergebnisse sind in 4 gezeigt. Es ist ersichtlich, dass das Trocknen hauptsächlich im vorderen Abschnitt des Trocknungsrohrs 1 konzentriert ist ~ 2m schnelle Trocknungsstufe nach dem Trocknen langsamer. im Fall der gleichen Länge mit einem Trockenrohr, kann durch Vergleich des anfänglichen Feuchtigkeitsgehalt ist, umso schwieriger, je höher die Trocknungsanforderungen erreicht angesehen werden, wenn der eigentliche Trocknungsvorgang, vor dem Material in zu trocknenden notwendig, um zu trocknen, ohne den Einsatz zu beeinflussen, um den gewünschten Trocknungseffekt zu schnell zu erreichen.
5.2 Lufttemperatur über den Trocknungseffekt
In der Test-Bett-Feed-Rate von 1,5 kg / min, der anfängliche Wassergehalt von 50% unter den Bedingungen der Luft bei verschiedenen Einlasstemperaturen (100 ~ 150 ℃) Biomasse Stroh Brenngas Gastrocknung Test, die Testergebnisse in Abbildung 5. Durch die Kurve Es ist ersichtlich, dass mit der Zunahme der Lufttemperatur auch die Trocknungsrate ansteigt und der Trocknungseffekt besser wird. Dies liegt daran, dass die Zunahme der Lufttemperatur den Temperaturunterschied zwischen Gas- und Festphasen sowie den Wärme- und Stoffaustausch zwischen den beiden erhöht Verschärft mit der Erhöhung der Lufttemperatur, Biomasse Strohpartikel Oberflächenfeuchtigkeit Verdunstungsgeschwindigkeit, die interne Feuchtigkeitsdiffusionsgeschwindigkeit auch beschleunigt, das Endergebnis ist die Trocknungsgeschwindigkeit. Dies zeigt, dass eine Erhöhung der Lufteinlasstemperatur förderlich für den Fortschritt der Trocknung ist.
5.3 Nassmassenmassenstrom auf den Trocknungseffekt
Trocknungstemperatur von 140 ℃, der anfängliche Feuchtigkeitsgehalt des Materials betrug 50%, Änderung der Massedurchflussrate des Materials unter Testbedingungen.Die Testergebnisse in Abbildung 6 gezeigt. Nassmasse Massendurchflussrate Änderung ist die Trocknungsprozess der Gas-Feststoff zweiphasig Wie aus der Figur ersichtlich ist, nimmt, wenn die Materialflussrate abnimmt, dh das Gas-Feststoff-Verhältnis zunimmt, die Partikeltrocknungsrate entlang der Länge des Trocknungsrohrs zu, der Feuchtigkeitsgehalt der Partikel durch den Trocknerauslass wird signifikant reduziert. Das Verringern der Strömungsrate bedeutet, dass mehr Heißluft als ein Medium verwendet wird, um Feuchtigkeit aus dem Material zu entfernen, und die Menge an Wasserdampf, die in der Luft enthalten sein kann, wird entsprechend erhöht. Ein übermäßig hohes Gas / Feststoff-Verhältnis führt jedoch zu einer übermäßig hohen Abgastemperatur. Luft Wärme kann nicht effektiv genutzt werden, was zu Energieverschwendung. Und ein höheres Gas-Feststoff-Verhältnis, kann auch zu Luftströmung führen und die Partikel wurden zu schnell getrocknet, wodurch die Partikel in das Trocknungsrohr kürzere Verweilzeit, kann auch dazu führen, dass Wärme nicht ausreichen Verwendet werden, so dass das geeignete Gas-Feststoff-Verhältnis dazu beiträgt, den Trocknungseffekt zu verbessern.
6 Fazit
Durch Trocknen Test Verifikation, Simulation und experimentelle Ergebnisse stimmen, Trocknen mathematisches Modell korrekt ist, kann dieses Modell simulieren und die gesamten Trocknungsprozess Wärme- und Stoffübertragungsbedingungen vorherzusagen. Faktoren Trocknung von experimentellen Untersuchungen und Analysen zu beeinflussen. Biomasse Die Stromerzeugung bei den tatsächlichen Trocknungsproblemen liefert eine wertvolle Referenz.
Referenzen:
'1' Jiang Jianchun Forschungsstand und Entwicklungsperspektiven der Angewandten Biomasse Energie 'J' Waldprodukte Chemie und Industrie, 2002 (2): 75-80.
'2' Zhu Qingshi, Yan Lifeng, Guo Qingxiang Biomasse saubere Energie 'M' Peking: Chemische Industrie Presse, 2002: 16-20.
'3' Shi Jinyan, Chen Junruo, Tan Hao, Numerische Simulation von Aluminiumoxid-Luftstromtrocknungsprozessen J. Modern Manufacturing Engineering, 2009, 2: 98- 100.
'4' Dai Sujie Lufttrocknungsanwendungen bei der Herstellung von Pentaerythrit 'J' AND CHEMICAL 2006, 35 (4): 236-237.
'5' Wu Qunying Lufttrocknung Kupferkonzentrat Herd Kraftstoff-Optimierung 'D' Changsha: School of Information Science and Engineering, Central South University, 2007: 15-20.
Zhao Zhennan, Konvektive Wärme- und Stoffübertragung 'M' Beijing: Higher Education Press, 2007.
'7' Liangming Hai, Zhou Quanshen, Qiaoyong Qin, et Glutenstrom Trockenrohr Konstruktionsberechnungen 'J' Nahrungsmittelverarbeitung 2008, 33 (1): 60-63.
. Numerical Simulation und experimentelle Untersuchung der Wärme- und Stoffaustausch teilchenförmiges Material 'J' Computer-Simulation 2006, 23 (9), '8' Zhigang, Zhu Hui, Li Dong et al.,: 330-332.
'9' Zheng Guosheng, Cao Chongwen Feinstaub Lufttrocknung mathematisches Modell 'J' Beijing Agricultural Engineering University, 1994, 14 (2): 35-42.
'10' Zheng Xiaodong Betrieb und die Struktur der Impulstrockner Optimierung Simulation von 'D' Qingdao: School of Chemical Engineering, Qingdao University of Science and Technology, 2006: 20-30.
'11'GERALD Recktenwald numerische Methoden und MATLAB Implementierung und Anwendung von' M ‚Ng, Wan Qun, Zhang Hui, übersetzt Beijing: Mechanical Industry Press 2004.
Journal of Zhengzhou Institut für Leichtindustrie (Natural Science Edition), 2008, 23 (1), 67-70. Liu Xianqian, Chen Junruo, Liu Meihong, et al. Computersimulation von geraden
