陶瓷干法造粒机数值分析及其温度场研究

作     者：廖达海 

作者单位：景德镇陶瓷学院 

学位级别：硕士

导师姓名：吴南星

授予年度：2014年

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：陶瓷干法造粒机 CFD 数值模拟 优化分析 温度场 

摘      要：干法造粒技术可从根本上解决陶瓷行业原有湿法造粒(制粉)方面高能耗、高污染的问题。但现有的干法造粒装备制得的颗粒存在表面形状不规则、颗粒实心、颗粒硬度大等缺陷,这会导致成形过程容易分层、坯体强度偏低、坯体表面粗糙等现象。因此,研究陶瓷干法造粒机的造粒过程有十分重要的工程意义。本文结合国家科学自然基金项目“陶瓷新型节能干法造粒机理及装备关键技术研究(项目编号:51365018),针对干法造粒机的造粒过程进行数值模拟分析,主要内容如下:(1)结合计算流体力学理论基础知识,通过Solidworks软件建立叶片、铰刀三维造型,再导入GAMBIT软件和搅拌专用Mixsim软件进行前处理,从而通过CFD软件对干法造粒机的造粒过程进行数值模拟分析。(2)分别对造粒装置倾斜角、搅拌轴偏心距和叶片距造粒室底端最小距离进行结构优化分析,数值模拟结果表明:当造粒装置倾斜角为30°、搅拌轴偏心距为Omm和叶片距造粒室底端最小距离为15mm时,造粒室内颗粒的分散性最好。(3)分别对搅拌轴转速、造粒室转速配比参数和颗粒初始量参数进行造粒参数优化分析,数值模拟结果表明:当搅拌轴转速为240RPM、造粒室转速为ORPM和颗粒初始量占造粒室体积的1/4时,造粒室内颗粒的分散性最好。(4)对造粒过程造粒室内温度场进行数模模拟分析,模拟结果表明:当造粒时间大于6min时,造粒室内温度值分布在80℃以上的区域急剧增大,造成颗粒的可塑性剖坏甚至丧失,从而影响造粒效果。因此,造粒时间必须控制在6min内。本文的研究成果对陶瓷干法造粒技术的积累和改进具有一定的参考价值。