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种子风力筛选机分离室中气固两相流数值模拟与优化

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种子风力筛选机分离室中气固两相流数值模拟与优化

作者：李腾上海交通大学

学位级别：硕士

种子甄选在农业生产中占有举足轻重的地位,风力筛选是种子甄选中最重要的一个环节。其工作原理是根据物料中各组分悬浮速度的不同,通过分离室对物料中包含的轻、重杂质进行去除,再通过筛床对不同级别的种子进行精选分级。传统风力式筛... 详细信息

种子甄选在农业生产中占有举足轻重的地位,风力筛选是种子甄选中最重要的一个环节。其工作原理是根据物料中各组分悬浮速度的不同,通过分离室对物料中包含的轻、重杂质进行去除,再通过筛床对不同级别的种子进行精选分级。传统风力式筛选机的控制,主要依赖操作人员的经验对分离室的风机频率、风门开度和物料喂入量进行调节,所以很难达到最佳的清选效果。故研究分离室工作参数与清选性能(清洁率和损失率)的关系,对种子风力式筛选机的设计与优化具有重要意义。分离室内气流场和种子的运动属于典型的气固两相流运动,因其复杂性和随机性,很难通过解析方法或试验方法得到理想的研究结果。所以,计算流体力学已成为研究两相流的重要工具。本文利用Fluent软件中RNG k-?湍流模型模拟了分离室内的气流场分布。并从速度场、压力场和湍流三个方面对流场特点进行了分析。在单相流研究的基础上,采用离散相模型模拟了物料在分离室中的运动过程。基于气固两相流仿真研究,通过正交试验研究法计算了分离室最优工作参数组合。研究结果表明,工作参数对清选性能的影响程度的大小依次为风机频率、风门开度和物料喂入量,故在进一步研究中,将物料喂入量设为固定值,不考虑其变化带来的影响。基于正交仿真试验的结论,设计新的仿真试验。采用二元多项式拟合法,将分离室的清选性能用风机频率和风门开度为自变量的二元三次函数表示。根据所得函数,绘制清选性能的三维曲面图。把离散的仿真数据转化为连续的清选性能指标函数,将有助于我们更加精确地研究风机频率和风门开度与清选性能之间的关系。提出了综合评价指标——清选效率,该指标由清洁率和损失率通过加权运算得到。通过选择不同的权重,来计算不同的生产要求下分离室的最优工作参数。在此基础上,通过仿真研究了不同物理特性种子的最优工作参数选取的基本规律。以FLX-150A种子风力筛选机为试验对象设计了验证试验。选择上海青种子作为验证试验的颗粒相。比较了不同工况下的提升管道内的气流速度场分布以及种子的清洁率和损失率。发现仿真结果与验证试验结果的数值吻合度较好。证明了气固两相流仿真对于分离室研究的有效性和最优工作参数选择的便捷性。针对分离室内两相流物理现象的建模和仿真方法,可以为农业领域常用的气流清选种粒和气力运输谷物等设备的性能研究和结构优化设计提供参考。创建了针对仿真数据处理的二元多项式拟合法,提出了衡量种子清选效果的综合评价指标——清选效率,为分离室的最优工作参数的计算和清选效果的综合评价提供了更为科学的方法。

关键词：风力式筛选机分离室气固两相流清选性能清选效率

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旋流自吸泵气液分离室结构对性能影响的预测

排灌机械 2009年第2期27卷 119-123页

作者：崔玉松司艳雷易同祥吴志旺王春林新疆油田公司设计院新疆克拉玛依834000 江苏大学能源与动力工程学院江苏镇江212013

针对旋流自吸泵的气液分离室是影响泵性能的重要因素.应用FLUENT软件,选用标准k-ε模型和多重参考坐标系模型,对旋流自吸泵内部三维不可压缩湍流定常流场进行了数值模拟,得到了气液分离室内部流场分布情况,并对其分布规律进行了分析.建... 详细信息

针对旋流自吸泵的气液分离室是影响泵性能的重要因素.应用FLUENT软件,选用标准k-ε模型和多重参考坐标系模型,对旋流自吸泵内部三维不可压缩湍流定常流场进行了数值模拟,得到了气液分离室内部流场分布情况,并对其分布规律进行了分析.建立了性能预测模型,对不同分离室高度下的模型进行了性能预测,并将预测结果进行了对比研究.结果显示:分离室对泵基本性能影响较大,在小流量区分离室高度对效率影响很小.为了得到最好的综合性能,对于某一方案,分离室的高度存在一个最佳值.最佳值的选取可以通过CFD进行性能预测,根据对比结果进行估算.

关键词：旋流自吸泵数值模拟分离室性能影响预测

种子风力筛选机分离室内气固两相流仿真与优化

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农机化研究 2016年第7期38卷 85-89页

作者：李腾高浩天赵春宇朱成刚黄震宇上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240

分离室是种子风力筛选机的重要组成部分,对其室内气流和种子进行气固两相流仿真研究具有重要的工程意义。为此,利用Fluent软件中RNG k-ε湍流模型计算分离室内的气流场分布,在此基础上采用DPM(Discrete Phase Model)模型模拟分离室内饱... 详细信息

分离室是种子风力筛选机的重要组成部分,对其室内气流和种子进行气固两相流仿真研究具有重要的工程意义。为此,利用Fluent软件中RNG k-ε湍流模型计算分离室内的气流场分布,在此基础上采用DPM(Discrete Phase Model)模型模拟分离室内饱满种子和轻质杂质运动状态。基于该分离室两相流模型,分析不同的种子喂入量、风门开度和离心风机频率对清选分级效果的影响,并通过正交仿真试验,计算最优工作参数。该研究可为基于气体动力学工作原理的农用机械优化设计提供参考。

关键词：分离室两相流仿真分离效率优化种子

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基于质量与气流调控的脱绒棉籽筛选系统设计

农机化研究 2022年第11期44卷 72-76页

作者：刘媛杰杨宇昕张洪洲李勇张乐任永强塔里木大学机械电气化工程学院新疆阿拉尔843300

种子甄选在农业生产中占有举足轻重的地位,而筛选是种子甄选中的一个重要环节。为此,针对脱绒棉籽在清选分级工序中,应用传统的筛选方法而造成的对棉籽损伤的现实问题,运用气流调控筛选,并进行了筛选系统设计。其中,分离室是棉籽风力筛... 详细信息

种子甄选在农业生产中占有举足轻重的地位,而筛选是种子甄选中的一个重要环节。为此,针对脱绒棉籽在清选分级工序中,应用传统的筛选方法而造成的对棉籽损伤的现实问题,运用气流调控筛选,并进行了筛选系统设计。其中,分离室是棉籽风力筛选机的重要组成部分。试验中,需要运用风力将质量与正常棉籽不同的虫蛀棉籽从棉籽中筛选出来,再计算清洁率和损失率,从而得出清选效率,以全面综合的反应棉籽清选效果的优劣。试验结果表明:系统可靠性高,可有效分离虫蛀棉籽,且筛选过程不会对棉籽造成损伤,为脱绒棉籽进行安全、有效的分选提供重要的理论依据。

关键词：脱绒棉籽分离室气流调控

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双室双管程蒸发器传热性能及结构优化

双室双管程蒸发器传热性能及结构优化

作者：赫川河北工业大学

学位级别：硕士

双室双管程蒸发器继承了多效蒸发的优点，较单室单管程蒸发器具有更佳优良的传热性能，特别对于浓缩过程中粘度显著增加的料液体系，可降低料液在循环蒸发过程中的动力消耗。同时，对于双室双管程蒸发器，料液进入分离室后实现均匀分布... 详细信息

双室双管程蒸发器继承了多效蒸发的优点，较单室单管程蒸发器具有更佳优良的传热性能，特别对于浓缩过程中粘度显著增加的料液体系，可降低料液在循环蒸发过程中的动力消耗。同时，对于双室双管程蒸发器，料液进入分离室后实现均匀分布，一方面可以达到更佳的汽液分离效果，另一方面也可以提高系统蒸发效率，保证双室间维持稳定流动。对此，本课题首先在不同条件下，通过实验分析比较了料液粘度对传热性能的影响;在此基础上，为了进一步优化双室双管程蒸发器的性能，又通过数值模拟的方法分析了现有分离室结构下，双室内的流场、温度场和浓度场;针对现有结构中分离室内流场、温度场、浓度场均匀性的不足，提出了6种结构改进方案，并分别模拟分析了分离室内流场、温度场、浓度场及其均匀性，从而确定了一种较优的结构，又分别采取不同分离室进口料液速度和进料粘度对该结构均匀性进行了考察和验证。在料液粘度为1.01～10.80mPa·s的范围内，对蒸发器传热性能的研究表明，双室双管程的构型可分别实现单室单管程、双室单管程和双室双管程的操作模式，但双室双管程操作模式较单室或单管程操作模式具有更佳的传热性能，同时，在加热管内引入一定量的惰性固体颗粒，形成汽-液-固的流态化形式，可进一步提高双室双管程蒸发器的传热性能;在颗粒直径4～6mm的情况下，双室双管程蒸发器的平均传热系数随着颗粒直径的增加而降低;在颗粒体积分率ξ≤2.06%的情况下，随着颗粒体积分率增加，平均传热系数增大，当颗粒体积分率增加到ξ=3.01%后，平均传热系数则呈下降趋势。对双室双管程蒸发器分离室内流场、温度场、浓度场的模拟分析表明，在原有分离室结构下，料液进入分离室后易形成短路流，从而造成双室内温度、浓度分布的均匀性较差，而通过合理设置分离室内料液进口角度，可以显著改善分离室内温度、浓度分布的均匀性，其中较优的结构为分离室（一）进料口1水平切向30°，分离室（二）进料口2水平切向45°，在料液进口速度为0.2-0.8m/s、甘油-水溶液浓度为20%-60%的条件下，分离室内轴向各区域料液浓度差维持在4%以内，径向各区域料液域浓度差维持在1%以内。

关键词：蒸发器双室双管程传热性能分离室结构优化

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专利技术

低温与特气 2020年第5期38卷 52-53页

一种稀有气体分离装置及其控制方法申请(专利)号:CN201911407210.1公开(公告)日:2020-02-11申请(专权)人:山东交通职业学院摘要:本发明提供了一种稀有气体分离装置及其控制方法,属于液气分离技术领域,该分离装置包.括分离室、加热器、... 详细信息

一种稀有气体分离装置及其控制方法申请(专利)号:CN201911407210.1公开(公告)日:2020-02-11申请(专权)人:山东交通职业学院摘要:本发明提供了一种稀有气体分离装置及其控制方法,属于液气分离技术领域,该分离装置包.括分离室、加热器、纯化装置、采液室和存液室等,本发明提出的分离装置能够在短时间内、高精度的分离出液体中的稀有气体。

关键词：分离装置专利技术分离室稀有气体加热器