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吉建斌的网易博客

吉建斌

 
 
 

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脱水污泥薄层干燥特性及动力学模型分析(下)  

2017-12-20 07:10:24|  分类: 废水污泥处理和资 |  标签: |举报 |字号 订阅

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表2列出了150℃、厚度2mm条件下不同模型的参数Logarithmic模型的相关系数R2在所有模型中数值最大并且方差χ2值最小因此可以认为Logarithmic模型能够较好地模拟污泥薄层干燥表3为不同工况下Logarithmic模型的拟合结果

脱水污泥薄层干燥特性及动力学模型分析(下) - 不在眉头愁 - 吉建斌的网易博客
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图3对实验值和Logarithmic拟合值进行对比其数据基本上在斜率45°的直线周围说明Logarithmic模型较适于薄层污泥干燥的模拟

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2.3 有效扩散系数

污泥干燥是水分从污泥内部向外界的扩散过程,通过Fick扩散定律可计算水分的有效扩散系数,本实验采用式(4)[7]计算污泥的扩散系数:

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式中Deff为有效扩散系数m2/s薄层污泥干燥采用单面受热形式因此L取污泥厚度值mL = 2×10?3mn为实验采样数量

为方便研究,将式(4)进行对数变换,转化为线性关系式(5)[11]。由式(5)可知,lnMR与干燥时间t呈线性关系,其斜率(slope)计算式为式(6),根据式(6)可以计算得出有效扩散系数。

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由式(5)可知,干燥时间t与物料薄层厚度的平方成正比、与物料的有效扩散系数成反比。因此,污泥薄层厚度越大,达到相同的失水所需要的干燥时间就越长,所以薄层干燥能有效地缩短干燥时间。计算得出的不同干燥温度污泥中水分的有效扩散系数分别为:8.486×10?10 m2/s(80)、2.709×10?9 m2/s120℃、4.386×10?9 m2/s150℃),其值随着温度的升高增加明显Celma等[12]对橄榄油污泥进行干燥20?80℃的扩散系数为2.224×10?10?6.993×10?10 m2/s与本研究结论10?10?10?9 m2/s比较接近

2.4 活化能

用Arrhenius方程建立干燥条件与有效扩散系数的关系[13]

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式中D0为Arrhenius方程指前因子m2/sEa为水分扩散的活化能kJ/molT为该实验条件取加热板的温度KR为气体常数8.3143 J/(mol?K)

对式(7)两侧进行对数转化为

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做有效扩散系数与温度关系图4),lnDeff与1/T呈线性关系Ea/R是该直线的斜率可得到Ea为29.56 kJ/molD0为2.076×105 m2/s

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3 结论

3.1 污泥薄层干燥能快速降低含水率,水分容易从污泥内部迁移出来。

3.2 Logarithmic模型更适合污泥的薄层干燥过程,可用于预测不同含水率污泥的干燥时间。

3.3 薄层污泥(2mm)在80?150干燥的有效扩散系数为8.486×10?10?4.386×10?9 m2/s,其值随着温度的升高而增大。

3.4 薄层污泥(2mm)干燥蒸发水分的活化能为29.56 kJ/mol。

参考文献

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