發(fā)布時間：2020-03-28 23:05

【摘要】：固體顆粒發(fā)生初始運動的情況常見于各種化工過程,如表面清潔、固體輸運、過濾和分離等。已有研究主要分析單顆粒在不同類型平面上的運動特性和簡化的力學(xué)模型,對攪拌槽內(nèi)多顆粒初始運動特性的研究鮮有報道。因此本文對固液攪拌槽內(nèi)規(guī)則基板上多顆粒的初始運動特性進行實驗研究,并結(jié)合數(shù)值模擬對多顆粒的初始運動狀態(tài)進行了受力分析。實驗攪拌槽為邊長為220 mm的立方體攪拌槽,規(guī)則基板由149顆直徑為10 mm的玻璃顆粒按照正三角形排列構(gòu)成,其中心位于攪拌槽底面中心。實驗槳葉為標(biāo)準(zhǔn)Rushton渦輪槳，離底高度為55 mm。本文采用攝像與圖像處理技術(shù)研究了雙顆粒的間距、密度、直徑及周向位置對顆粒初始運動特性的影響規(guī)律,并結(jié)合格子 Boltzmann方法對典型工況進行了直接數(shù)值模擬,進而分析了多顆粒發(fā)生初始運動的受力狀態(tài)。本文研究結(jié)果表明:(1).沿x方向的相鄰顆粒阻礙被測顆粒的初始運動;隨顆粒間距增加,對被測顆粒的十?dāng)_減小,當(dāng)顆粒間距△x＞2ds時,顆粒間相互作用可忽略不計;(2).改變被測顆粒上游顆粒的密度對被測顆粒的初始運動影響較小;而增加其下游顆粒密度,會阻礙被測顆粒的初始運動。(3).隨著上游或下游顆粒直徑的增大,被測顆粒發(fā)生初始運動的臨界轉(zhuǎn)速增大,且上游的影響更加顯著。(4).在被測顆粒的運動方向夾角小于90 °的方向范圍內(nèi),有干擾顆粒的存在時,那么被測顆粒的初始運動Shields數(shù)明顯升高,若在該方向范圍外有其他顆粒的存在,被測顆粒的初始運動Shields數(shù)略微升高。此外,數(shù)值模擬預(yù)測的顆粒初始運動現(xiàn)象和軌跡與實驗數(shù)據(jù)吻合良好,發(fā)生初始運動的狀態(tài)下,顆粒的受力分析結(jié)果表明顆粒所受力矩的作用不容忽視。
【圖文】：

邐第一章文獻綜述邋邐逡逑對于顆粒在傾斜平面上的沉降過程，目前報道了兩類實驗，不同之處在于這種實驗分R%采用了不同顆粒粗糙度和周圍流體所起的作用。第一類實驗研究了顆從空氣中降落到一個傾斜基板上，，基板上突出的顆粒大小與所研究的移動顆粒相似逡逑［１９’４１］；在第二類實驗中，Ｚｈａｏ網(wǎng)研究了單顆粒在黏性流體中的沉降情況。但是這兩逡逑類實驗都沒有注意到顆粒收到的動力是由剪切流提供的和粗糙度與顆粒直徑差不多逡逑大的情況。逡逑？

實驗體系由固液攪拌槽、旋轉(zhuǎn)裝置、控制終端與錄像采集相機組成。逡逑固液攪拌槽由透明有機玻璃制成，其內(nèi)部長寬均為２２０邋ｍｍ，高２６０邋ｍｍ，玻璃逡逑厚度為１０邋ｍｍ。攪拌槳采用ＲＴ攪拌槳，具體參數(shù)及實驗裝置示意圖見圖２－１。其中，逡逑ｒ為攪拌槽內(nèi)部長和寬（單位：ｍ）邋，邐為攪拌槽中液面高度（單位：ｍ），Ｄ為ＲＴ逡逑攪拌槳直徑（單位：ｍ）邋，邋ｃ為攪拌槳槳盤中心與基板顆粒最高點的垂直距離（單位：逡逑ｍ）。本文使用ｗｒ這一無量綱數(shù)來表示攪拌槳的離底高度。逡逑實驗旋轉(zhuǎn)裝置中，上下軸承支撐固定驅(qū)動裝置，為了保證攪拌軸在裝置旋轉(zhuǎn)中逡逑７逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ051.72

【參考文獻】

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1 陳有華;白玉川;;平衡輸沙條件下非均勻推移質(zhì)運動特性[J];應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報;2013年04期

本文編號：2605040