【摘要】：礦漿攪拌的目的是使固相顆粒全部懸浮于液相中,增大礦漿與藥劑的反應(yīng)效率,進而降低工業(yè)上成本的損耗。固相顆粒的懸浮狀態(tài)受多種因素的影響,如固相顆粒屬性、攪拌槽與葉輪機械結(jié)構(gòu)等。為了掌握固相顆粒的懸浮特性,人們進行了深入的研究,從試驗研究、固-液懸浮數(shù)學(xué)模型等方面得到臨界懸浮轉(zhuǎn)速隨不同影響因素的變化規(guī)律�，F(xiàn)階段對于臨界懸浮轉(zhuǎn)速影響因素的研究都是針對單因素狀態(tài),且在數(shù)學(xué)模型中沒有考慮到葉輪離底間隙和葉片傾角的變化,而這些將關(guān)系到臨界懸浮轉(zhuǎn)速的正確性。另外,還沒有深入研究礦漿攪拌功率與其影響因素之間的關(guān)系。為此,本文先從雙因素角度考察槳徑、葉輪離底間隙、葉片傾角、以及固相質(zhì)量分數(shù)對臨界懸浮轉(zhuǎn)速的影響,分析各影響因素與臨界懸浮轉(zhuǎn)速的關(guān)系;其次從能耗角度研究攪拌轉(zhuǎn)速、槳徑、葉片傾角以及葉片數(shù)目對攪拌功率的影響;最后通過正交設(shè)計試驗分析影響臨界懸浮轉(zhuǎn)速的最佳因素組合,比較出影響因素的排隊順序。并利用Matlab軟件擬合出臨界懸浮轉(zhuǎn)速與各因素間的數(shù)學(xué)模型,為工業(yè)固-液攪拌設(shè)備的設(shè)計、性能優(yōu)化提供依據(jù)。試驗結(jié)果表明,較低的葉輪離底間隙、較大的葉片傾角、較低的固相質(zhì)量分數(shù)和較大的槳徑均有利于固相懸浮,對應(yīng)的臨界懸浮轉(zhuǎn)速Njs較小。增加葉輪攪拌轉(zhuǎn)速能夠提高固相懸浮效果,但隨著攪拌轉(zhuǎn)速的增大,攪拌功率會增大、消耗更多的能量。在相同的攪拌轉(zhuǎn)速下,功率消耗隨著葉片傾角、槳徑和葉片數(shù)目的增大而增加。正交設(shè)計試驗研究表明,臨界懸浮轉(zhuǎn)速影響因素的排隊順序為:槳徑葉片傾角固相質(zhì)量分數(shù)葉輪離底間隙。通過Matlab擬合得到臨界懸浮轉(zhuǎn)速與各因素之間的數(shù)學(xué)模型為:1.400 0.208 0.278 0.426=211jsN D C Xθ--????。通過本文對臨界懸浮轉(zhuǎn)速影響因素的研究,可為攪拌槽內(nèi)固相顆粒懸浮機理的研究提供參考,也為工業(yè)礦漿攪拌槽固-液攪拌裝置的設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。
[Abstract]:The purpose of slurry stirring is to make all solid particles suspended in liquid phase, to increase the reaction efficiency between pulp and reagent, and to reduce the cost loss in industry. The suspension state of solid particles is affected by many factors, such as solid particle properties, stirring tank and turbomachine structure. In order to master the suspension characteristics of solid particles, the variation of critical suspension speed with different influencing factors was obtained from the aspects of experimental research and mathematical model of solid-liquid suspension. At present, the research on the influencing factors of critical suspension speed is aimed at the single factor state, and the change of impeller bottom clearance and blade inclination angle is not taken into account in the mathematical model, which will be related to the correctness of critical suspension speed. In addition, the relationship between pulp mixing power and its influencing factors has not been deeply studied. In this paper, the effects of paddle diameter, impeller clearance from bottom, blade inclination and solid mass fraction on critical suspension speed are investigated from a two-factor point of view, and the relationship between each influencing factor and critical suspension speed is analyzed. Secondly, the effects of stirring speed, paddle diameter, blade inclination angle and blade number on stirring power are studied from the point of view of energy consumption. Finally, the optimal combination of factors affecting critical suspension speed is analyzed by orthogonal design test, and the queuing sequence of influencing factors is compared. The mathematical model between critical suspension speed and each factor is fitted by Matlab software, which provides the basis for the design and performance optimization of industrial solid-liquid mixing equipment. The experimental results show that the lower impeller bottom clearance, larger blade inclination angle, lower solid mass fraction and larger paddle diameter are beneficial to solid phase suspension, and the corresponding critical suspension speed Njs is smaller. The effect of solid phase suspension can be improved by increasing the stirring speed of impeller, but with the increase of stirring speed, the stirring power will increase and more energy will be consumed. At the same stirring speed, the power consumption increases with the increase of blade inclination, blade diameter and blade number. The experimental results of orthogonal design show that the queue order of the influencing factors of critical suspension speed is the clearance between the impeller and the bottom of the impeller with inclined angle and solid phase mass fraction. The mathematical model between critical suspension speed and various factors is obtained by Matlab fitting as follows: 1.400 0.208 0.278 0.426=211jsN D C X. Through the study of the influencing factors of critical suspension speed in this paper, it can provide a reference for the study of solid particle suspension mechanism in the stirred tank, and also provide a theoretical basis for the design of the solid-liquid mixing device in the industrial slurry mixing tank.
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TD923

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本文編號：2478428