【摘要】：壓濾機是一種傳統(tǒng)的固液分離設備,在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應用。隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展和環(huán)保要求的不斷提高,壓濾機不斷地得到優(yōu)化設計。然而,壓濾過程的密閉性和濾板的不透明性導致壓濾機濾室內(nèi)料漿的流動形態(tài)、濾餅的成型規(guī)律難以被直接觀測,料漿與濾餅對濾板的擠壓效應也難以被直接在線監(jiān)測,因此壓濾脫水工藝參數(shù)的設置以及濾板的設計目前仍主要依靠經(jīng)驗。本文以廂式壓濾機的精煤漿壓濾脫水過程為研究對象,在深入研究Eulerian多相流理論的基礎(chǔ)上,結(jié)合用戶自定義方程(User Defined Function,UDF)確定了適用于描述壓濾過程的理論方程,建立了幾何要素完整、切合生產(chǎn)實際的濾室?guī)缀文Ｐ?并應用UDF定義了體現(xiàn)離心泵揚程-流量特性的邊界條件,建立了理論可靠、幾何精確、邊界合理的壓濾過程計算流體動力學(Computational Fluid Dynamics,CFD)分析模型。在此基礎(chǔ)上應用ANSYS FLUENT軟件對壓濾機壓濾過程開展模擬計算,得到了自壓濾開始至完全成餅這一完整過程的模擬結(jié)果,進而分析了壓濾過程中料漿的流動形態(tài)、煤粒的沉積規(guī)律、濾室內(nèi)壓力的分布及三者之間的相關(guān)性規(guī)律。然后,通過改變煤粒直徑并結(jié)合Eulerian多相流理論,進一步分析了壓濾過程,結(jié)果表明:在壓濾前期,重力使煤粒進入濾室后由下而上逐步沉積,并在濾室內(nèi)形成正方向向下的壓力梯度,此時煤粒開始在濾布內(nèi)表面沉積并形成一定厚度的濾餅,但進料壓力不足以使水克服相間曳力透過已形成的濾餅層,該階段系統(tǒng)阻力主要來自濾布對水的阻力;在壓濾中期,煤漿流變特性發(fā)生轉(zhuǎn)變,導致濾室內(nèi)壓力梯度方向反轉(zhuǎn),濾室內(nèi)壓力進一步提高,濾餅兩側(cè)的壓力差超過水克服濾餅中相間曳力的閾值,濾餅開始作為過濾介質(zhì)參與到過濾過程中,使進料壓力的增長略有減緩,此時系統(tǒng)阻力主要為濾餅和濾布對水的過濾阻力;在壓濾后期,濾室內(nèi)壓力持續(xù)升高,使其足以克服煤粒間的摩擦力而推動煤粒運動,而由于流速降低,濾餅及濾布的過濾阻力隨之減小,以顆粒間摩擦力為主的流動阻力成為系統(tǒng)阻力的主要組成部分。最后,充分考慮濾板實際工況,建立了濾板使役狀態(tài)的有限元分析模型,應用間接耦合法提取流體動力學模擬計算所得的隨時、空間變化的壓力場作為濾板的載荷輸入,應用ABAQUS有限元軟件分析了不同工況下濾板的應力、應變狀態(tài)及演變規(guī)律。此外,根據(jù)濾板在兩側(cè)濾室壓力相差30%這一極限工況下的應力分布情況,優(yōu)化設計了濾板幾何結(jié)構(gòu),使得優(yōu)化后的濾板在使役過程中的應力分布更為均衡,最大應力下降了 22.85%,質(zhì)量降低了 10.26%,可為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益。綜上,本文設計了理論可靠、幾何模型精確、邊界合理的廂式壓濾機的壓濾過程流-固耦合數(shù)值模擬方案,從多個角度對壓濾過程開展了分析,并對壓濾機濾板進行了合理的優(yōu)化設計,為廂式壓濾機壓濾過程的深入研究和濾板的進一步優(yōu)化設計提供了理論依據(jù)。
【圖文】：

１．１選題背景與意義逡逑１．１．１壓濾機和濾板逡逑過濾與分離是現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域與新興科技領(lǐng)域中必不可少的科學技術(shù)之一Ｗ，逡逑在許多生產(chǎn)過程中，過濾與分離設備極為關(guān)鍵，提高其技術(shù)水平是提升工業(yè)生逡逑產(chǎn)現(xiàn)代化、工藝過程先進性，以及提高產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)能降耗的重要保證。逡逑壓濾機是廣泛應用于采礦、化工、食品、環(huán)保、醫(yī)藥等行業(yè)的不可或缺的逡逑固液分離設備［２１，優(yōu)化和提高其過濾效率及濾餅含固率可以有效提高上述產(chǎn)業(yè)逡逑的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，并降低產(chǎn)業(yè)能耗，具有非常可觀的經(jīng)濟和環(huán)保價值。逡逑目前，國家和社會對工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)保問題日趨重視，要求日趨嚴苛，給壓濾機逡逑的發(fā)展提供了新的機遇，也對壓濾機的自身技術(shù)水平提出了更高的要求。逡逑如圖１．丨所示，壓濾機主要由機架、濾板、濾布、控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等逡逑五部分構(gòu)成，通過對密閉濾室內(nèi)的料漿施加一定壓力使懸濁液中的液體透過過逡逑濾介質(zhì)（濾布），固體顆粒被過濾介質(zhì)截留，從而使固體顆粒與液體分離［３］。逡逑

國家和社會對工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)保問題日趨重視，要求日趨嚴苛，給壓濾機逡逑的發(fā)展提供了新的機遇，也對壓濾機的自身技術(shù)水平提出了更高的要求。逡逑如圖１．丨所示，壓濾機主要由機架、濾板、濾布、控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等逡逑五部分構(gòu)成，通過對密閉濾室內(nèi)的料漿施加一定壓力使懸濁液中的液體透過過逡逑濾介質(zhì)（濾布），固體顆粒被過濾介質(zhì)截留，從而使固體顆粒與液體分離［３］。逡逑Ｍ邐液壓系統(tǒng)逡逑圖１．１壓濾機逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｆｉｌｔｅｒ邋ｐｒｅｓｓ逡逑濾板是壓濾機的核心過濾元件之一【４１。圖１．２顯示了多種不同型號和結(jié)構(gòu)逡逑的壓濾機濾板，，其空腔內(nèi)表面分布有支撐濾布的濾點及增加結(jié)構(gòu)強度的支撐臺。逡逑Ｉ逡逑
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TD462.2

【參考文獻】

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1 譚蔚;耿亞梅;馮國紅;賀仲憲;;新型動態(tài)掃流板框壓濾機濾室流動形態(tài)研究[J];高校化學工程學報;2013年06期

2 崔彥凱;;板框式壓濾機入料泵選型注意事項[J];通用機械;2012年03期

3 張德友;周進;;中國壓濾機行業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展前景淺析[J];過濾與分離;2010年02期

4 孫常盛;周志鴻;李英昌;;YLJ001型壓濾機濾板受力分析計算[J];冶金設備;2007年03期

5 李瑞琴;廂式壓濾機入料泵選型建議[J];機械管理開發(fā);2004年02期

6 王群,孫玉璞,李麗,高蕊;低成本聚丙烯壓濾機過濾板的研制[J];工程塑料應用;2002年10期

7 羅嗣林;精煤壓濾機入料泵運行分析[J];江蘇煤炭;2002年02期

8 賀世正,趙科,楊健;廂式壓濾機濾板的有限元應力分析[J];流體機械;2002年01期

9 詹義正,吳偉民,王丹;漿體極限切應力的研究[J];應用基礎(chǔ)與工程科學學報;1996年01期

10 唐存本;含沙水流的賓漢極限應力的計算公式[J];泥沙研究;1981年02期

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1 趙揚;濾餅微觀結(jié)構(gòu)與壓榨過濾理論的研究[D];浙江大學;2006年

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2 邱勤木;壓濾CFD模型及脫水過程的優(yōu)化研究[D];江西理工大學;2015年

3 鄧玲;廂式隔膜壓濾機污泥深度脫水過濾特性研究[D];中南大學;2014年

4 耿亞梅;新型動態(tài)掃流板框壓濾機過濾過程研究[D];天津大學;2013年

本文編號：2693588