导　　师： 谷传纲

学科专业： H0704

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 上海交通大学

摘　　要： 热泵是一类将低品位的能量提升为高品位的能量得以实现能量回收利用的系统。它在化工干燥系统中被广泛运用。热泵干燥系统能够将从干燥塔排出的乏气进行再加热,从而实现能量回收。本文主要的研究对象为某化工厂锦纶聚合热泵系统,根据该系统的实际运行状况,对该系统的干燥模型进行理论模型研究及计算机系统仿真。针对此锦纶聚合热泵系统中干燥塔的物理模型,在基本传热传质理论的基础上,建立了连续干燥塔内物料及干燥气的温度、湿度代数模型;利用带参数的牛顿下降法对该代数模型进行求解。根据现在运行数据,获得适合于本干燥塔的传热、传质系数模型。在干燥塔代数模型的基础上,本文又对干燥塔建立了微分模型。为建模及后续求解的方便,本文引入了五个基本假设,将三维非定常问题转化为一维定常问题。推导获得的微分模型为四阶常微分方程组,用经典四阶龙格库塔法对其进行数值求解。分析求解结果可知,本文推导的干燥塔内部微分模型基本符合物理事实。从微分方程的求解结果发现,干燥物料及干燥气流的温度随干燥塔高度几乎成线性分布。由此本文试图用线性关系去改进原微分方程组中有关于干燥物料及干燥气流温度分布的模型,并获得了改进以后的干燥塔微分模型,该模型在求解难度上较原模型大大降低,且与原模型的误差在9%以内,对于此类工程问题是一个可接受的误差范围。本热泵干燥系统中所用到的多级离心鼓风机均由本课题组自行研制设计。本文对主要的五级离心鼓风机分别进行了性能试验。由试验结果可知,本系统的五级离心鼓风机的设计压比为1.6。通过本部分的性能试验,利用最小二乘法对试验点进行拟合,由此获得多级离心鼓风机性能曲线及曲线方程。该曲线方程将为后续热泵干燥系统的仿真计算提供风机模块的数学模型基础。此外,本文还基于C++和C#编程语言自主研发了系统仿真软件《热泵干燥系统仿真及优化软件V1.0》。该软件用C++语言为各设备模型编制了各模块的动态链接库(dll文件),然后用C#编制了软件的人机交互界面,实现系统仿真的可视化。本系统可实现不同工况条件下的系统运行参数仿真。

关 键 词： 热泵 干燥系统 干燥塔模型 多级离心鼓风机 系统仿真

分 类 号： [TQ342.1]

领　　域： [化学工程]