【摘 要】
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针对新型三级活塞推料离心机的改进的需求,从产能逐步提升、原料多样化,确定了离心机结构优化和操作参数对分离过程中转鼓内侵蚀现象和分离效率的影响。本文在理论基础上运用实验与仿真相结合的方法对离心机分离过程进行解析归纳,确定符合内流场的前处理参数和耦合模型,最终结合实验得出在分离过程中颗粒对各个结构的侵蚀率大小和规律,主要工作如下:1)流体力学气液固三相耦合模型的理论研究中,前述很多研究者在离心机只考虑
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针对新型三级活塞推料离心机的改进的需求,从产能逐步提升、原料多样化,确定了离心机结构优化和操作参数对分离过程中转鼓内侵蚀现象和分离效率的影响。本文在理论基础上运用实验与仿真相结合的方法对离心机分离过程进行解析归纳,确定符合内流场的前处理参数和耦合模型,最终结合实验得出在分离过程中颗粒对各个结构的侵蚀率大小和规律,主要工作如下:1)流体力学气液固三相耦合模型的理论研究中,前述很多研究者在离心机只考虑湍流、连续相等模型带来的内流场影响。通过确定适用于离心机内流场的流体-颗粒理论研究的模型,进行同类型方法和模型详细分析研究,确定了在离心机内流场中湍流方程使用SST k-ω模型,气液固三相混合模拟选用欧拉法和拉格朗日法相结合的DDPM模型,完成氯化钠颗粒分料、成饼、排出的过程分析。2)从氯化钠粒径大小实验中,对离散相参数的实际取值使用Py Charm编辑器对分布进行拟合。并使用工业样机进行分离实验,记录实际中各操作参数对分离率大小的影响。最终结合样机,减少仿真与实验的误差并增加数值可靠性,对各级内转鼓和推料盘使用UG软件进行三维建模,运用ANSYS软件完成离心机流场域提取及网格划分。根据实验情况和文献搜集对气固液三相前处理参数进行设置,加强可靠性。3)使用数值方法对样机内流场的计算方法进行合理剖分解析,通过与样机分离率数据进行对比,得出模型误差在接受范围内,准确性符合要求。对混合相的压强和速度云图观测,发现有接触不均、总压激增、差速现象都集中在各级活塞推料块出。再对离散相参数进行分析,侵蚀现象主要发生在各级活塞推料块处筛网上。并得出为避免出现颗粒堆积和低侵蚀现象,在实际生产中进料速度不超过4m/s,而在氯化钠粒径为0.07-0.2mm时,符合筛网侵蚀率随着颗粒直径的增加而增加,证明了物料物性参数对机器损耗的关键影响,最终确定各级活塞推料块为主要优化部件。4)对各级推料块结构倾角进行优化选型,确定了倾角为60°推料块为最优结构。相比90°情况下在一级筛网上侵蚀率降低了10%,二级筛网上侵蚀率降低了45.7%,三级筛网上侵蚀率降低了35.4%,优化效果明显。使用BBD响应曲面法并运用Design-expert以更高分离率与更低侵蚀率作为评价指标对操作参数进行择优,得出最优值为推料频率40times/min、转鼓转速1431r/min、进料浓度60%。
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