污泥過熱蒸汽與熱風(fēng)干燥收縮特性研究.pdf

1、學(xué)校代碼：10406分類號：X705 學(xué)號：130080202002南昌航空大學(xué) 南昌航空大學(xué)碩 士 學(xué) 位 論 文（學(xué)位研究生）污泥過熱蒸汽與熱風(fēng)干燥收縮特性研究 污泥過熱蒸汽與熱風(fēng)干燥收縮特性研究（ 國家自然科學(xué)基金資助項目 No.51168038）（ 江西省科技計劃重大資助項目 No.2015ACG70012）碩 士 研 究 生 ：溫祥東導(dǎo) 師：張緒坤 教 授申請學(xué)位級別：碩 士學(xué) 科 、 專 業(yè) ：機械電子工程所 在 單 位：航

2、空制造工程學(xué)院答 辯 日 期：2016 年 06 月授予學(xué)位單位：南昌航空大學(xué)I摘 要隨著我國工業(yè)化與城鎮(zhèn)化步伐不斷加快，污水處理廠與污泥產(chǎn)量迅猛增加。污泥中含有大量的病原微生物、揮發(fā)物質(zhì)以及重金屬等有毒有害物質(zhì)，若不對其進(jìn)行合理地處理處置，必然會對動植物及人類的生存產(chǎn)生危害。污泥的顯著特點是高含水率，降低其含水率是污泥處理處置的前提，也是關(guān)鍵。熱干燥作為降低含水率的重要途徑之一，廣泛應(yīng)用于污泥的減容減量化處理過程。污泥干燥是一個復(fù)雜的

3、傳熱傳質(zhì)過程，干燥過程中污泥會產(chǎn)生收縮，而收縮會對其傳熱傳質(zhì)過程產(chǎn)生重要的影響，為此搭建了污泥過熱蒸汽與熱風(fēng)干燥試驗臺對其收縮特性進(jìn)行對比試驗研究。整個試驗臺主要由蒸汽發(fā)生裝置、加熱裝置、干燥箱、溫度控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、圖像采集裝置、高壓風(fēng)機等部分組成，根據(jù)試驗要求，完成了相關(guān)部分的設(shè)計及設(shè)備的選型，總體結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便?，F(xiàn)有干燥模型大多忽略干燥過程中物料的收縮，并將有限規(guī)則的物料看作無限尺寸的物體進(jìn)行簡化，在有效擴散系數(shù)等干燥參

4、數(shù)的計算過程中，這可能導(dǎo)致錯誤的結(jié)果。本文采用疊加技術(shù)，建立了基于無限大平板和無限長圓柱體疊加而成的有限圓平板在考慮收縮情況下的 Fick 第二定律濕分?jǐn)U散模型，并結(jié)合Henderson 和 Pabis 模型推導(dǎo)出計算有效擴散系數(shù)的表達(dá)式。根據(jù)前期初步試驗與試驗裝置結(jié)構(gòu)尺寸， 確定試驗樣品直徑為 50mm、 厚度為10mm，試驗溫度分別為 160 與 200℃，進(jìn)行了污泥過熱蒸汽與熱風(fēng)干燥試驗。利用圖像處理技術(shù)分析干燥過程污泥收縮現(xiàn)象及

5、特性，運用推導(dǎo)出的有效擴散系數(shù)表達(dá)式計算污泥的有效擴散系數(shù)。結(jié)果表明：污泥在干燥過程中存在明顯的收縮現(xiàn)象，前段干燥收縮幅度大，后段干燥收縮幅度小，收縮變化規(guī)律與水分變化規(guī)律一致。160、200℃污泥過熱蒸汽與熱風(fēng)干燥終了時刻體積比約為 0.3，體積收縮系數(shù)為 0.7。過熱蒸汽干燥和熱風(fēng)干燥對污泥的收縮影響一致。160、200℃污泥過熱蒸汽與熱風(fēng)干燥有效擴散系數(shù)的變化與水分比的變化相對應(yīng)。在考慮污泥收縮的條件下，160、200℃污泥過熱蒸