本文關鍵詞：水下切粒機切粒室流場模擬及結構優(yōu)化分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：造粒設備在石油化工行業(yè)里是必不可少的加工設備,而水下切粒機是擠出造粒加工設備中的新型設備,具有生產效率高,顆粒產品質量好等優(yōu)點。隨著石化加工行業(yè)的快速發(fā)展,水下切粒機也越來越大型化,以此來進一步提高產量。而目前水下切粒機還存在理論研究不足、機理不清而產生的結構設計不合理或操作參數(shù)設置不當?shù)葐栴},導致運行中出現(xiàn)了各種問題而無法解決,甚至機組連鎖停車,帶來巨大的經(jīng)濟損失。本文開展水下切粒機水室流動特性、粒子運動軌跡以及切刀在水室中受力的研究,構建了切粒水室的三維非等溫流場模型,對水下切粒機常見的切粒堆積、纏刀以及切刀磨損嚴重或斷裂等問題的原因進行流體動力學探討。模擬軟件選用了FLUENT,湍流模型采用了Realizable k-ε模型,混合模型采用了DPM模型(離散相模型)。本文的主要研究內容及結論如下：(1)切粒水室入水口處會形成射流,為探究不同射流位置對流場和切粒軌跡的影響,設計了三種不同的入水口。通過數(shù)值模擬分析發(fā)現(xiàn)優(yōu)化徑向入口的設計能夠使切粒排出效率更高,也不容易發(fā)生粒子滯留。(2)對比切粒排出情況和流場的各種數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)切粒水室內大漩渦不利于切粒的排出；外高內低的切向速度,會使切粒水室外圍壓力高,內部壓力小,導致切粒受到朝向切粒水室中心的壓力梯度力,也不利于切粒的排出；另外,高的湍流強度,有利于切粒的分散,對切粒的排出有利。因此,在做切粒水室結構設計時,可以考慮如何防止大漩渦的出現(xiàn),并且通過湍流打亂外高內低的切向速度分布。(3)通過對切粒水室出水口的流場分析發(fā)現(xiàn)出水口角度的變化對切粒排出效率影響并不大。(4)采用未開孔刀盤結構的切粒水室流場模擬中發(fā)現(xiàn),刀盤和模板中間區(qū)域會形成低壓區(qū),部分切粒會在壓力梯度及渦流的作用下向這部分區(qū)域匯集,出現(xiàn)無法排出的情況。采用三種刀盤開孔結構,水流可以直接通過刀盤上的開孔沖入切粒水室低壓區(qū),在一定程度上打亂原本的渦流,利于水和粒子的輸送排出。(5)進行了切刀在流場中受力情況的研究,得到了切刀切粒過程中受到流場作用的切向力和切粒產生的切向力,并計算了扭矩。(6)得到了轉速、切刀數(shù)量與軸向力的關系式。為進刀壓力的修正提供了重要的理論依據(jù)。
【關鍵詞】：水下切粒 數(shù)值模擬 流場分析 軸向力 DPM
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE65;TQ051.93
【目錄】：

• 學位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 符號說明13-14
• 第一章 緒論14-23
• 1.1 水下切粒技術概述14
• 1.2 水下切粒技術的發(fā)展14-19
• 1.2.1 聚合物造粒機的總體情況14-15
• 1.2.2 聚合物造粒機分類15-19
• 1.3 水下切粒機的研究現(xiàn)狀19-21
• 1.3.1 切粒水室的研究19
• 1.3.2 切刀的研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3.3 模板的研究現(xiàn)狀20-21
• 1.4 本文研究的意義和目的21
• 1.5 本文研究內容和研究方案21-23
• 1.5.1 研究內容21-22
• 1.5.2 研究方案22-23
• 第二章 計算流體力學基本理論23-32
• 2.1 計算流體力學簡介23-24
• 2.2 計算流體力學控制方程24-25
• 2.2.1 連續(xù)性方程24
• 2.2.2 能量方程24-25
• 2.2.3 動量守恒方程(N-S方程)25
• 2.3 計算流體力學湍流模型25-28
• 2.4 計算流體力學控制方程的離散28-31
• 2.5 小結31-32
• 第三章 切粒水室關鍵部位結構特點32-43
• 3.1 切粒水室整體結構介紹32-33
• 3.2 入水口結構33-36
• 3.3 出水口結構36-38
• 3.4 刀盤開孔結構38-42
• 3.5 小結42-43
• 第四章 切粒水室流場的數(shù)值模擬研究43-69
• 4.1 建立模型43-47
• 4.1.1 原型介紹43-45
• 4.1.2 模型簡化45-46
• 4.1.3 模型介紹46-47
• 4.2 網(wǎng)格劃分與邊界條件47-49
• 4.2.1 網(wǎng)格化分47-48
• 4.2.2 邊界條件48-49
• 4.3 弗勞德相似準則驗證49-51
• 4.4 不同入水口結構的研究51-56
• 4.4.1 入水口結構對切粒排出的影響51-53
• 4.4.2 入水口結構對流場的影響53-56
• 4.5 不同出水口結構的研究56-61
• 4.5.1 出水口結構對切粒水室流場的影響56-58
• 4.5.2 出水口結構對切粒排出的影響58-60
• 4.5.3 出水口結構對比分析60-61
• 4.6 刀盤開孔流場分析61-65
• 4.7 切粒在流場中的溫度變化65-67
• 4.8 小結67-69
• 第五章 切刀在流場中的受力研究69-79
• 5.1 切向力分析69-73
• 5.1.1 水流作用產生的切向力及扭矩69-72
• 5.1.2 切粒過程產生的切向力及扭矩72-73
• 5.2 軸向力分析73-78
• 5.2.1 切刀上的軸向力分析73-75
• 5.2.2 刀盤上的軸向力分析75-77
• 5.2.3 刀盤開孔受到的軸向力分析77-78
• 5.2.4 軸向力總結78
• 5.3 小結78-79
• 第六章 總結79-82
• 參考文獻82-86
• 致謝86-87
• 附件87-88

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉偉;;水下切粒機模板研究及國產化應用[J];石油和化工設備;2015年10期

2 張欣瑋;湯積仁;盧義玉;周哲;章文峰;陳鈺婷;;淹沒條件下水射流渦旋特性大渦模擬及實驗研究[J];中國石油大學學報(自然科學版);2015年03期

3 劉鑫傳;;大型水下切粒機水室裝置改造[J];橡塑技術與裝備;2015年12期

4 楊雪;范鐵生;;LDPE裝置擠壓機/水下切粒機造粒技術研究[J];機械工程師;2015年05期

5 談桂春;趙志鴻;呂召勝;欒維濤;;2014年我國工程塑料加工技術進展[J];工程塑料應用;2015年05期

6 張濤;李紅文;;管道復雜流場氣固兩相流DPM仿真優(yōu)化[J];天津大學學報(自然科學與工程技術版);2015年01期

7 郭磊;;擠壓切粒機斷刀原因分析及解決措施[J];石油化工設備技術;2013年05期

8 劉忠輝;張國躍;;影響水下切粒機切割刀使用壽命的原因分析及對策[J];化工機械;2012年06期

9 范杵蘭;;七種常見切粒問題的解決方案[J];國外塑料;2012年10期

10 王建;劉偉;張鵬;張效奎;;水下切粒機模板斷裂的壓力場分析[J];石油和化工設備;2012年09期

  本文關鍵詞：水下切粒機切粒室流場模擬及結構優(yōu)化分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：454083