廢棄印刷線路板熱解過程傳熱特性的數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、隨著電子時代的到來，作為電子產(chǎn)品的重要組成器件——印刷線路板（PCB）的報廢量日益增多，對其無害化、資源化、批量化處理受到廣泛關注。熱解工藝在處理廢棄 PCB方面日益成熟，但要實現(xiàn)批量化處理，關鍵問題在于熱解爐的高效傳熱和傳質。通過理論分析和實驗研究線路板顆粒內部傳熱過程，提高熱解爐的有效熱利用率和熱解速率，優(yōu)化熱解爐設計，具有重要的學術價值和實際意義。
　　本文針對固定床內單顆粒線路板熱解過程建立了顆粒內部傳熱的數(shù)學模型，綜合考

2、慮了線路板導熱系數(shù)各向異性、線路板熱物性隨溫度的變化以及熱解過程中反應熱的影響，利用有限元法計算了熱解過程中線路板顆粒內部溫度分布隨時間的變化規(guī)律，并討論了各參數(shù)對模型的影響?；谀M熱解過程顆粒內部各節(jié)點的溫度變化結果，獲得單顆粒線路板熱解過程的熱失重曲線，并與熱重分析實驗結果進行比對，驗證單顆粒傳熱模型的合理性。在模型分析的基礎上開展了增強傳熱的實驗研究，分析了攪拌轉速的變化對固定床內料層溫度分布、熱失重率、熱失重速率的影響，并通過

3、能耗分析尋求現(xiàn)有實驗條件下的最優(yōu)工況點。
　　研究發(fā)現(xiàn)：固定床內單顆粒線路板熱解過程中顆粒與熱解爐內環(huán)境間熱量傳遞的主要方式為對流換熱，且對流換熱系數(shù)與顆粒尺寸成反函數(shù)關系。單顆粒傳熱模型的建立不能忽略導熱系數(shù)的各向異性、熱物性參數(shù)隨溫度的變化以及熱解過程中產(chǎn)生的反應熱的影響。攪拌使得固定床熱解爐內線路板料層熱量傳遞的主要方式由單純的顆粒間接觸導熱轉化為顆粒與熱解氣間的對流換熱。攪拌提高了物料熱失重率，且攪拌轉速越高，熱失重率越高

4、，但當攪拌轉速升高至18r/min之后，熱失重率幾乎不再升高。熱失重速率隨時間變化曲線的三個峰值分別對應了三部分物料反應最激烈的時間點。整體熱失重速率隨攪拌轉速的提高而上升，且主要體現(xiàn)在上層物料的反應速率提升上。固定床熱解爐內，物料由上自下分為未熱解區(qū)、部分熱解區(qū)與完全熱解區(qū)，與前人研究相符。在攪拌狀態(tài)下，幾乎不存在未熱解區(qū)，所有物料都部分或完全參與了熱解反應。在攪拌器轉速為18r/min的工況下物料熱解實驗的熱利用率最高，為30.52