污泥過(guò)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(lèi)號(hào)：X705 學(xué)號(hào)：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(guò)熱蒸汽與熱風(fēng)干燥收縮特性研究 污泥過(guò)熱蒸汽與熱風(fēng)干燥收縮特性研究（ 國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目 No.51168038）（ 江西省科技計(jì)劃重大資助項(xiàng)目 No.2015ACG70012）碩 士 研 究 生 ：溫祥東導(dǎo) 師：張緒坤 教 授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩 士學(xué) 科 、 專(zhuān) 業(yè) ：機(jī)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(guó)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(duì)其進(jìn)行合理地處理處置，必然會(huì)對(duì)動(dòng)植物及人類(lèi)的生存產(chǎn)生危害。污泥的顯著特點(diǎn)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(guò)程。污泥干燥是一個(gè)復(fù)雜的

3、傳熱傳質(zhì)過(guò)程，干燥過(guò)程中污泥會(huì)產(chǎn)生收縮，而收縮會(huì)對(duì)其傳熱傳質(zhì)過(guò)程產(chǎn)生重要的影響，為此搭建了污泥過(guò)熱蒸汽與熱風(fēng)干燥試驗(yàn)臺(tái)對(duì)其收縮特性進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)研究。整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)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(jī)等部分組成，根據(jù)試驗(yàn)要求，完成了相關(guān)部分的設(shè)計(jì)及設(shè)備的選型，總體結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便。現(xiàn)有干燥模型大多忽略干燥過(guò)程中物料的收縮，并將有限規(guī)則的物料看作無(wú)限尺寸的物體進(jìn)行簡(jiǎn)化，在有效擴(kuò)散系數(shù)等干燥參

4、數(shù)的計(jì)算過(guò)程中，這可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果。本文采用疊加技術(shù)，建立了基于無(wú)限大平板和無(wú)限長(zhǎng)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(jì)算有效擴(kuò)散系數(shù)的表達(dá)式。根據(jù)前期初步試驗(yàn)與試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)尺寸， 確定試驗(yàn)樣品直徑為 50mm、 厚度為10mm，試驗(yàn)溫度分別為 160 與 200℃，進(jìn)行了污泥過(guò)熱蒸汽與熱風(fēng)干燥試驗(yàn)。利用圖像處理技術(shù)分析干燥過(guò)程污泥收縮現(xiàn)象及

5、特性，運(yùn)用推導(dǎo)出的有效擴(kuò)散系數(shù)表達(dá)式計(jì)算污泥的有效擴(kuò)散系數(shù)。結(jié)果表明：污泥在干燥過(guò)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(guò)熱蒸汽與熱風(fēng)干燥終了時(shí)刻體積比約為 0.3，體積收縮系數(shù)為 0.7。過(guò)熱蒸汽干燥和熱風(fēng)干燥對(duì)污泥的收縮影響一致。160、200℃污泥過(guò)熱蒸汽與熱風(fēng)干燥有效擴(kuò)散系數(shù)的變化與水分比的變化相對(duì)應(yīng)。在考慮污泥收縮的條件下，160、200℃污泥過(guò)熱蒸