本文關(guān)鍵詞：粉粒料背壓式喂料裝置的機理研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)日新月異的發(fā)展,粉粒料包裝在工業(yè)生產(chǎn)中逐漸嶄露頭角并日趨成熟。傳統(tǒng)粉粒料包裝行業(yè)存在粉塵污染、操作環(huán)境惡劣、生產(chǎn)效率較低等諸多弊端。在當(dāng)今環(huán)境保護、工業(yè)自動化與智能化的國際形勢下,傳統(tǒng)粉粒料包裝形式已不能滿足新型包裝工業(yè)的需求。隨著粉粒料包裝范圍的愈加廣泛,研發(fā)新型喂料裝置已變得刻不容緩。近年來,國際上出現(xiàn)一種新型粉粒料包裝方式—背壓式喂料裝置,其背壓喂料系統(tǒng)具有無機械易損件、包裝效率高等優(yōu)點,成為粉粒料包裝技術(shù)的首選。背壓式喂料裝置的機理涉及多學(xué)科理論,本文在粉粒料流動性測試和背壓極限值計算基礎(chǔ)上,基于FLUENT數(shù)值模擬方法,研究背壓式喂料裝置的工作機理。根據(jù)Jenike流動函數(shù)法,研究了三種粒徑的砂、P.C 32.5水泥粉體和9組配合比干混砂漿的流動性能。試驗表明,砂的流動性隨粒徑的增大而變好。隨配合比由1:9至9:1,9組干混砂漿流動函數(shù)的斜率逐漸增大,流動函數(shù)FF(Flow Function)值呈非線性逐漸下降趨勢,流動性能逐漸變差。M5、M10商用工業(yè)砂漿的流動性測試及壁面摩擦試驗,為背壓極限值計算及結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了物料性能參數(shù)。以Janssen理論和Rankine應(yīng)力狀態(tài)為理論基礎(chǔ),在分析穩(wěn)態(tài)流動時動態(tài)應(yīng)力分布的基礎(chǔ)上,探討背壓極限值。分析物料性能對背壓極限值的影響,研究表明背壓極限值隨內(nèi)摩擦角的增大而增加。針對M5工業(yè)砂漿物料對象,得出背壓裝置的上背壓倉背壓值介于1.703k Pa~10.530k Pa,下背壓倉背壓值介于0.462k Pa~14.401k Pa,為背壓喂料系統(tǒng)的數(shù)值模擬提供了背壓值參數(shù)。在背壓式喂料系統(tǒng)的數(shù)值模擬中,以M5工業(yè)砂漿為例,采用歐拉多相流模型,基于FLUENT軟件模擬了不同背壓值和不同料位高度的物料流體場。模擬結(jié)果表明,背壓值為7k Pa~12k Pa時,出口平均速度隨背壓值增加而顯著增大;背壓值為12k Pa時,該裝置達到最佳喂料性能。在不同料位高度的數(shù)值模擬中,當(dāng)背壓值12k Pa,模擬結(jié)果得出,最佳料位高度為0.80m,背壓裝置的生產(chǎn)能力可達98.8t/h。利用Jenike料倉設(shè)計方法,合理優(yōu)化了影響背壓喂料裝置的參數(shù):料倉半頂角、背壓面積。結(jié)果說明,背壓裝置優(yōu)化后錐形倉料斗半頂角為15°、背壓倉面積為0.08m2。FLUENT數(shù)值模擬驗證顯示,當(dāng)背壓值12k Pa時,優(yōu)化后該裝置的生產(chǎn)能力為106.668t/h,較之前增幅8.25%。課題的創(chuàng)新點在于:在粉粒料流動性能測試中,采用Jenike流動函數(shù)法表征了典型粉粒料的流動性參數(shù),奠定了課題研究的試驗基礎(chǔ);在背壓極限值的探討中,分析了穩(wěn)態(tài)流動時的動態(tài)應(yīng)力分布,提高了計算精度,更符合實際應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：粉粒料 流動性能 背壓極限值 數(shù)值模擬 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB486
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 符號說明6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 前言11
• 1.2 課題背景與意義11-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-21
• 1.3.1 粉體分類及物料性能12-14
• 1.3.2 粉粒料流動性能測試及評價14-17
• 1.3.3 包裝機喂料裝置及工作原理17-19
• 1.3.4 粉體料倉應(yīng)力研究19-21
• 1.3.5 粉體流動數(shù)學(xué)模型及數(shù)值模擬21
• 1.4 研究內(nèi)容21-22
• 1.5 本章小結(jié)22-23
• 第二章 粉粒料流動性能測試及評價23-36
• 2.1 材料與方法23-27
• 2.1.1 材料及其處理23-25
• 2.1.2 設(shè)備與儀器25
• 2.1.3 Jenike剪切試驗25-27
• 2.2 不同粒徑砂的流動性研究27-28
• 2.2.1 直剪試驗結(jié)果處理27
• 2.2.2 不同粒徑砂的流動性評價27-28
• 2.3 水泥粉體的流動性研究28-30
• 2.3.1 水泥粉體直剪試驗29
• 2.3.2 水泥粉體流動性評價29-30
• 2.4 干混砂漿流動性研究30-32
• 2.4.1 數(shù)據(jù)處理結(jié)果30
• 2.4.2 干混砂漿流動性評價30-32
• 2.5 工業(yè)砂漿流動性研究32-33
• 2.6 壁面摩擦試驗33-35
• 2.6.1 壁面摩擦試驗步驟33-34
• 2.6.2 試驗結(jié)果34-35
• 2.7 本章小結(jié)35-36
• 第三章背壓式喂料裝置及背壓極限值36-49
• 3.1 背壓式喂料裝置36-39
• 3.1.1 背壓式喂料裝置結(jié)構(gòu)36-37
• 3.1.2 背壓式喂料裝置工藝流程37-38
• 3.1.3 喂料機理的力學(xué)特性分析38-39
• 3.2 背壓式喂料裝置應(yīng)力分析39-44
• 3.2.1 過渡倉應(yīng)力分析40-41
• 3.2.2 錐體應(yīng)力分析41-42
• 3.2.3 轉(zhuǎn)換應(yīng)力分析42-44
• 3.3 背壓極限值計算44-46
• 3.3.1 背壓式喂料裝置應(yīng)力分布44-46
• 3.3.2 背壓極限值結(jié)果46
• 3.4 物料性能對背壓極限值的影響46-48
• 3.4.1 典型粉粒料的背壓極限值47-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第四章 基于FLUENT的背壓式喂料系統(tǒng)數(shù)值模擬49-70
• 4.1 數(shù)值模擬的必要性49-50
• 4.2 FLUENT軟件及其應(yīng)用50-55
• 4.2.1 FLUENT控制方程50-52
• 4.2.2 FLUENT求解方法與過程52
• 4.2.3 FLUENT數(shù)值模擬的影響因素52-54
• 4.2.4 FLUENT數(shù)值模擬結(jié)果的收斂判定54-55
• 4.3 不同背壓值的數(shù)值模擬55-67
• 4.3.1 數(shù)值模擬前處理55-56
• 4.3.2 數(shù)值模擬求解56-59
• 4.3.3 數(shù)值模擬結(jié)果59-64
• 4.3.4 模擬結(jié)果分析64-66
• 4.3.5 實際生產(chǎn)能力分析66-67
• 4.4 不同料位高度的數(shù)值模擬67-69
• 4.4.1 不同料位高度的確定67
• 4.4.2 數(shù)值模擬求解67-68
• 4.4.3 結(jié)果與分析68-69
• 4.5 本章小結(jié)69-70
• 第五章 粉粒料背壓式喂料裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化70-77
• 5.1 基于Jenike理論的料倉設(shè)計70-72
• 5.1.1 物料流動基本流型70-71
• 5.1.2 Jenike流動-不流動準(zhǔn)則71
• 5.1.3 料倉結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計71-72
• 5.2 背壓式喂料裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化72-73
• 5.2.1 料斗半頂角72-73
• 5.2.2 背壓面積73
• 5.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化的數(shù)值模擬驗證73-76
• 5.3.1 不同料斗半頂角的數(shù)值模擬73-74
• 5.3.2 不同背壓面積的數(shù)值模擬74-75
• 5.3.3 FLUENT數(shù)值模擬驗證75-76
• 5.4 本章小結(jié)76-77
• 第六章 主要結(jié)論與展望77-79
• 6.1 主要結(jié)論77-78
• 6.2 創(chuàng)新點78
• 6.3 不足與展望78-79
• 致謝79-80
• 參考文獻80-83
• 附錄A 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文83-84
• 附錄B 第二章試驗數(shù)據(jù)84-87

【參考文獻】

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本文編號：643748