螺旋输送机卸料口物料流量脉动数值模拟研究

作     者：孙征宇 

作者单位：太原科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孟文俊

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：螺旋输送机 颗粒流 质量流量 流量脉动 稳定流动 离散单元法 

摘      要：螺旋输送机中螺旋结构及其旋转运动形式使得物料流出卸料口会出现流量周期性大小的变化,即流量脉动,当料槽内物料的填充量比较小时,甚至会出现不连续出料,这对于输送物料并没有太大影响,但是,用于定量给料和精确配料时,会影响生产工艺质量,造成能源浪费。当前,对螺旋输送机的结构设计研究仍然不足,关于螺旋输送机的结构形式、参数和工况变化对流量脉动的影响规律研究仍然缺乏,而关于物料流量脉动产生的原因迄今未解释清楚。因此,开展针对螺旋输送机卸料口物料流量脉动的研究,具有十分重要的工程意义和实用价值。目前,基于颗粒轨道方法的离散单元法已经成为研究颗粒流动的重要工具,该方法可以获得近乎实际的颗粒运动状态和详细的颗粒运动信息。本文基于离散单元法使用EDEM模拟了球形颗粒物料在螺旋输送机中的流动过程。对物料在料槽内的流动状态以及卸料口的流动规律进行研究。证实螺旋面对物料的阻挡不是流量脉动产生的主要原因,物料在料槽内的周期性不均匀分布才是流量脉动产生的主要原因。提出使用无轴螺旋输送、大螺距螺旋输送、双轴螺旋并行输送和斜卸料口结构来降低卸料口物料的流量脉动,得出无轴螺旋输送较有轴螺旋输送卸料口物料的流量脉动更小,大螺距螺旋输送较小螺距螺旋输送卸料口物料的流量脉动更小,双轴螺旋输送较单轴螺旋输送卸料口物料的流量脉动更小,斜卸料口结构较正常卸料口结构卸料口物料的流量脉动更小。定义平均脉动值来表示物料流量脉动的大小,研究了螺旋输送机的结构形式、参数和工况变化对流量脉动的影响规律,得出随着螺旋内径、卸料口斜角、螺旋转速和填充系数的逐渐增大,流量脉动逐渐减小,随着螺距的逐渐增大,流量脉动呈先减小后增加的变化趋势。双轴螺旋输送机中两螺旋差角从0°向360°变化时,流量脉动呈先减小后增大的变化趋势,当两螺旋差角为180°时,流量脉动达到最小。综上所述,本文对螺旋输送机卸料口物料流量脉动产生的原因进行了解释,提出了降低流量脉动的新方法,得到了各参数的变化对流量脉动的影响规律。研究结果可用于指导螺旋输送机的结构设计和工况选择,为螺旋输送机在定量给料和精确配料场合的推广使用提供技术指导。