顆粒堆積多孔介質(zhì)干燥過程模擬及試驗研究.pdf

1、近幾十年來，對顆粒堆積多孔介質(zhì)干燥的研究受到了人們的極大重視。傳統(tǒng)干燥模型不能合理解釋在該類物料實際干燥過程中觀察到的一些現(xiàn)象，且傳統(tǒng)干燥模型一般只能給出顆粒堆宏尺度的平均濕含量及分布，不能同時給出骨架孔隙本身介尺度的濕分信息，而這恰恰是進(jìn)行物料干燥品質(zhì)研究如谷物應(yīng)力裂紋、爆腰等現(xiàn)象所必需的。針對以上問題本論文以稻谷堆為典型代表進(jìn)行了以下研究：
　　（1）多尺度多層結(jié)構(gòu)物理模型的構(gòu)建。運(yùn)用多尺度理論進(jìn)行尺度的劃分，并運(yùn)用孔道網(wǎng)絡(luò)理

2、論進(jìn)行物理模型的構(gòu)建?？紤]到現(xiàn)實中骨架顆粒內(nèi)部是一個多層物理結(jié)構(gòu)，包括種皮（殼）、種衣和胚體等組織，建立了多尺度多層結(jié)構(gòu)模型。對物理模型中常用的五個結(jié)構(gòu)參數(shù)：分布律、孔隙節(jié)點間距、空間分布系數(shù)、模型規(guī)模數(shù)以及配位數(shù)進(jìn)行描述，并將這些參數(shù)與顆粒堆積多孔介質(zhì)的特征參數(shù)：孔隙率、粒徑分布、孔徑分布以及孔隙配位數(shù)進(jìn)行了一一對應(yīng)，使孔道網(wǎng)絡(luò)理論可以應(yīng)用于實際顆粒堆積多孔介質(zhì)干燥的理論分析中。
　?。?）多尺度數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建。依據(jù)建立的物理模

3、型進(jìn)行了顆粒堆積多孔介質(zhì)干燥過程熱質(zhì)傳遞數(shù)學(xué)模型的建立，建立了顆粒尺度的質(zhì)量、熱量傳遞過程控制方程。然后建立干燥器尺度的質(zhì)量、熱量、動量傳遞過程控制方程，以及兩個尺度之間的跨尺度熱質(zhì)交換控制方程。
　　（3）干燥試驗。以稻谷為試驗物料，使用自制的試驗裝置對稻谷堆進(jìn)行了熱風(fēng)干燥試驗。測量和計算了稻谷堆的各個結(jié)構(gòu)參數(shù)，并通過試驗得到了干燥器尺度的濕含量分布曲線、溫度分布曲線以及孔隙汽相的溫度分布曲線，和顆粒尺度三個測量點的干燥曲線以及

4、測量點7處的溫度變化曲線。
　?。?）數(shù)學(xué)模型的求解及計算機(jī)模擬。對所建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了求解，顆粒尺度的熱質(zhì)傳遞方程組運(yùn)用有限元法進(jìn)行求解；干燥器尺度的熱質(zhì)傳遞方程組采用分離式解法進(jìn)行求解。對所建立的模型采用 VC++與 Matlab語言聯(lián)合編程進(jìn)行程序開發(fā)及模擬。
　　通過模擬結(jié)果與試驗結(jié)果的對比分析可以得出，所建立的模型能夠較好的描述實際顆粒堆積多孔介質(zhì)的干燥過程。干燥過程中同一時刻干燥倉內(nèi)稻谷顆粒的溫度低于其周圍孔隙