污泥過熱蒸汽與熱風干燥收縮特性研究.pdf

1、學校代碼：10406分類號：X705 學號：130080202002南昌航空大學 南昌航空大學碩 士 學 位 論 文（學位研究生）污泥過熱蒸汽與熱風干燥收縮特性研究 污泥過熱蒸汽與熱風干燥收縮特性研究（ 國家自然科學基金資助項目 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 師：張緒坤 教 授申請學位級別：碩 士學 科 、 專 業(yè) ：機械電子工程所 在 單 位：航

2、空制造工程學院答 辯 日 期：2016 年 06 月授予學位單位：南昌航空大學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量迅猛增加。污泥中含有大量的病原微生物、揮發(fā)物質以及重金屬等有毒有害物質，若不對其進行合理地處理處置，必然會對動植物及人類的生存產生危害。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，也是關鍵。熱干燥作為降低含水率的重要途徑之一，廣泛應用于污泥的減容減量化處理過程。污泥干燥是一個復雜的

3、傳熱傳質過程，干燥過程中污泥會產生收縮，而收縮會對其傳熱傳質過程產生重要的影響，為此搭建了污泥過熱蒸汽與熱風干燥試驗臺對其收縮特性進行對比試驗研究。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)、數據采集系統(tǒng)、圖像采集裝置、高壓風機等部分組成，根據試驗要求，完成了相關部分的設計及設備的選型，總體結構緊湊、操作方便?，F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行簡化，在有效擴散系數等干燥參

4、數的計算過程中，這可能導致錯誤的結果。本文采用疊加技術，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 第二定律濕分擴散模型，并結合Henderson 和 Pabis 模型推導出計算有效擴散系數的表達式。根據前期初步試驗與試驗裝置結構尺寸， 確定試驗樣品直徑為 50mm、 厚度為10mm，試驗溫度分別為 160 與 200℃，進行了污泥過熱蒸汽與熱風干燥試驗。利用圖像處理技術分析干燥過程污泥收縮現象及

5、特性，運用推導出的有效擴散系數表達式計算污泥的有效擴散系數。結果表明：污泥在干燥過程中存在明顯的收縮現象，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干燥終了時刻體積比約為 0.3，體積收縮系數為 0.7。過熱蒸汽干燥和熱風干燥對污泥的收縮影響一致。160、200℃污泥過熱蒸汽與熱風干燥有效擴散系數的變化與水分比的變化相對應。在考慮污泥收縮的條件下，160、200℃污泥過熱蒸