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沥青搅拌设备干燥滚筒热效率分析和结构优化设计

作　者: 李海鹏
导　师: 赵利军；冯忠绪
学　校: 长安大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 干燥滚筒热效率干燥技术数值模拟 Fluent
分类号: U415.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 60次
引　用: 1次
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内容摘要

干燥技术在各个行业和领域都有着广泛的应用,是生产过程中耗能最大,污染最大的环节之一,因此干燥装备的节能和环保成为现今社会人们的关注点之一。论文研究了一种最常见的干燥装置——回转干燥滚筒装置,在沥青混合料搅拌设备上通常被称为干燥滚筒。干燥滚筒是沥青拌和设备的关键组成部分,也是路面施工中不可缺少的关键设备之一,主要作用是把沥青路面施工所需骨料的水分干燥并加热到施工规定的温度。在路面施工中,燃烧器燃烧产生的火焰和热气通过干燥滚筒直接与骨料接触进行干燥和加热,骨料多采用逆流加热的方式,产生的烟气通过后置除尘系统排入大气。所以,整个干燥过程中的能耗和污染成为现代路面施工行业亟待解决的问题。论文通过分析国内外干燥滚筒的发展状况,借鉴国内外相关技术,以市场上应用的某J2000型沥青搅拌站用干燥滚筒为研究实体,采用理论分析与软件仿真相结合的研究方法,同时对仿真结果进行了初步的试验验证,分析了影响干燥滚筒热效率的因素,综合理论分析和仿真分析结果,对干燥滚筒进行了结构优化设计,这对于研究回转滚筒干燥装置,提高干燥滚筒热效率,节约能源,降低排放,都具有现实意义。论文参照某J2000型沥青搅拌站用干燥滚筒,对干燥滚筒内颗粒运动进行了理论分析,并建立了干燥滚筒内部颗粒运动的数学模型,计算了干燥滚筒内提料叶片、持料量和物料在干燥滚筒内滞留时间,并分析了其影响因素；利用流体分析软件Fluent完成了对干燥滚筒内流场的数值模拟,通过试验对仿真结果进行了验证。通过分析干燥滚筒内温度场,压力场和速度场的变化规律,设计了不同区段提料叶片；在理论分析和仿真分析的基础上,确定了干燥滚筒各个参数的合理取值范围,对原有模型进行了结构优化设计,提高了干燥滚筒的热效率。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-16
  1.1 国内外沥青拌和设备用干燥滚筒设备的现状  10-14
    1.1.1 国外干燥滚筒设备的现状  10-11
    1.1.2 国内干燥滚筒设备的现状  11-13
    1.1.3 国内外沥青搅拌站生产厂商对干燥滚筒的研究现状  13-14
  1.2 干燥新技术  14-15
  1.3 主要研究内容和方法  15-16
第二章干燥滚筒内颗粒物料运动分析  16-38
  2.1 提料叶片结构及其型式的选择  16-20
    2.1.1 提料叶片的结构  16-18
    2.1.2 提料叶片型式的选择  18-20
  2.2 颗粒物料的运动分析  20-29
    2.2.1 干燥滚筒内部颗粒运动参数计算模型  21
    2.2.2 填充率的计算  21-22
    2.2.3 物料滞留时间的计算  22-24
    2.2.4 提料叶片持料量计算  24-29
  2.3 影响因素分析  29-37
    2.3.1 滞留时间分析  29-32
    2.3.2 持料量分析  32-37
  2.4 本章小结  37-38
第三章干燥滚筒热力学参数计算及热效率分析  38-44
  3.1 干燥的传热和传质方程的建立  38-39
  3.2 干燥过程的热力学描述——干燥动力学特性曲线  39-41
  3.3 干燥滚筒的耗热量Q  41-42
  3.4 干燥滚筒热效率分析  42-43
  3.5 本章小结  43-44
第四章干燥滚筒内部流场的仿真分析  44-57
  4.1 CFD软件简介  44
  4.2 问题的提出  44-45
  4.3 干燥滚筒内流体流动的控制方程  45-47
  4.4 干燥滚筒内流场和传热过程的数值模拟  47-55
    4.4.1 建立干燥滚筒的仿真模型  47-49
    4.4.2 干燥滚筒内流场的仿真计算  49-50
    4.4.3 仿真结果的后处理  50-53
    4.4.4 仿真结果的工业试验验证  53-54
    4.4.5 干燥滚筒结构参数对其流场分布和传热过程的影响分析  54-55
  4.5 仿真分析结论  55-56
  4.6 本章小结  56-57
第五章 J2000型干燥滚筒改进设计  57-66
  5.1 主要设计参数的选择  57-61
    5.1.1 干燥滚筒生产能力的选择  57
    5.1.2 干燥滚筒转速的选择  57-58
    5.1.3 干燥滚筒安装倾角的选择  58
    5.1.4 干燥滚筒内径和长度参数的选择  58-59
    5.1.5 干燥滚筒不同区段的长度选择  59-60
    5.1.6 不同区段提料叶片型式选择  60-61
  5.2 新型J2000型干燥滚筒结构设计  61-64
  5.3 新型J2000干燥滚筒计算机仿真分析  64-65
  5.4 本章小结  65-66
第六章结论与展望  66-68
  6.1 主要的研究结论  66-67
  6.2 建议与展望  67-68
参考文献  68-71
攻读硕士学位期间取得的研究成果  71-72
致谢  72

沥青搅拌设备干燥滚筒热效率分析和结构优化设计

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