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槽式聚光太阳能为驱动热源的烟丝干燥特性研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:44:42
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槽式聚光太阳能为驱动热源的烟丝干燥特性研究【摘要】:人类社会的生存与发展离不开能源,全球的能源总消耗越来越大,能源供求矛盾日益突出。其中,化石能源的消耗处于主导地位,随着化石能源的

【摘要】:人类社会的生存与发展离不开能源,全球的能源总消耗越来越大,能源供求矛盾日益突出。其中,化石能源的消耗处于主导地位,随着化石能源的进一步消耗和生态环境的不断恶化,可再生能源的开发和需求日益增长。可再生能源中的太阳能具有取之不尽、清洁无污染等优点,对缓解全球能源短缺和环境污染等问题有着积极的意义。云南省地处祖国西南,太阳能资源丰富,且当地烟草行业经济效益好,卷烟厂生产工艺中制丝阶段干燥烟丝需要消耗大量的热能(150-300℃),如果利用太阳能来进行供热,不但能节约大量化石能源,同时也拓宽了太阳能中高温利用领域。本文主要开展了以下工作: (1)设计了与槽式聚光集热系统相匹配的变径管式干燥系统,采用了线聚焦V型金属腔体作为集热器,搭建了槽式聚光太阳能供热干燥烟丝的实验平台并进行了相关干燥实验,实验数据表明:槽式聚光集热系统的供热温度与烟丝干燥系统的需求温度能较好的匹配。 (2)针对烟丝颗粒和气流在干燥管中的互相作用,建立了气流干燥烟丝过程的数学模型,并应用Runge-Kutta法进行了数值求解,求解结果与实验结果进行了对比分析,两者的相对误差在8%以内,验证了模型的准确性。 (3)绘制了烟丝干燥特性曲线,获取了气流温度、速度及入口烟丝含水率等不同因素对烟丝干燥特性的影响。研究结果表明:当入口烟丝含水率和固气比不变时,气流温度(190℃-200℃)升高或气流速度(15m/s-20m/s)增加,烟丝含水率下降速度也相应增加(即干燥速率加快);当入口烟丝含水率变化时,烟丝干燥速率基本保持不变。 【关键词】:太阳能 槽式聚光集热系统 气流干燥 干燥模型 烟丝 干燥特性
【学位授予单位】:云南师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TS44
【目录】:
  • 摘要3-4
  • Abstract4-9
  • 符号说明9-11
  • 第1章 绪论11-17
  • 1.1 研究背景11-13
  • 1.2 研究现状及存在的问题13-16
  • 1.2.1 槽式聚光集热系统的研究现状13-14
  • 1.2.2 太阳能干燥烟叶的研究现状14-15
  • 1.2.3 气流干燥烟丝的研究进展15-16
  • 1.2.4 当前研究存在的问题16
  • 1.3 本文主要内容16-17
  • 第2章 槽式聚光集热系统与气流干燥基本理论17-30
  • 2.1 槽式聚光集热系统简介17-25
  • 2.1.1 抛物槽式聚光器17-21
  • 2.1.2 线聚焦腔体集热器21-23
  • 2.1.3 跟踪传动装置23-25
  • 2.2 气流干燥的基本理论25-29
  • 2.2.1 干燥技术的特点25
  • 2.2.2 气流干燥基本原理25-29
  • 2.3 本章小结29-30
  • 第3章 槽式聚光太阳供热干燥烟丝系统的搭建与实验30-47
  • 3.1 槽式聚光集热系统的设计与搭建30-34
  • 3.1.1 槽式聚光集热系统的连接与工作原理30-31
  • 3.1.2 槽式聚光集热系统搭建所需的实验器材31-34
  • 3.2 干燥管的设计与搭建34-41
  • 3.2.1 干燥管的近似计算35-37
  • 3.2.2 软件模拟变径管变径处的速度流场37-38
  • 3.2.3 干燥实验装置搭建所需的器材38-41
  • 3.3 基于槽式聚光太阳能供热干燥烟丝系统的连接与工作原理41-43
  • 3.3.1 基于槽式聚光供热干燥烟丝系统的连接41-42
  • 3.3.2 基于槽式聚光供热干燥烟丝系统的工作原理42-43
  • 3.4 实验结果43-46
  • 3.5 本章小结46-47
  • 第4章 烟丝干燥过程的数学模型及验证47-65
  • 4.1 烟丝干燥过程的数学模型47-54
  • 4.1.1 数学模型假设47
  • 4.1.2 烟丝颗粒动量方程47-50
  • 4.1.3 气流运动方程50-51
  • 4.1.4 烟丝颗粒与气流湿度分布微分方程51-52
  • 4.1.5 烟丝颗粒热平衡方程52
  • 4.1.6 气体的热平衡方程52-53
  • 4.1.7 压降微分方程53
  • 4.1.8 管径的微分方程53-54
  • 4.2 相关物性参数54-58
  • 4.3 模型的求解过程58-63
  • 4.3.1 Runge-Kutta 法介绍58
  • 4.3.2 用 Runge-Kutta 法求解微分方程58-63
  • 4.4 数学模型验证63-64
  • 4.5 本章小结64-65
  • 第5章 结果与分析65-69
  • 5.1 烟丝干燥过程模拟65-66
  • 5.2 热空气温度对烟丝含水率的影响66-67
  • 5.3 气流速度对烟丝含水率的影响67
  • 5.4 入口处烟丝含水率的影响67-68
  • 5.5 本章小结68-69
  • 第6章 总结与展望69-71
  • 6.1 对本文研究工作的总结69
  • 6.2 对研究工作的展望69-71
  • 参考文献71-74
  • 攻读硕士研究生期间发表的学术论文及参与课题情况74-75
  • 致谢75


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