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机械设计与制造 2019年第4期 17-20,25页

作者：聂超超韩振南赵远刘邱祖太原理工大学机械工程学院山西太原030024 山西天地煤机装备有限公司山西太原030006

为了解决双卧轴搅拌机的搅拌低效区问题,可旋转搅拌臂与叶片重合,利用搅拌臂来搅拌低效区物料,增强其物料流动性。通过对建立的单搅拌叶片模型进行非线性规划计算,得出其叶片最优参数。为证明该优化结构的准确性,同时建立普通叶片、双... 详细信息

为了解决双卧轴搅拌机的搅拌低效区问题,可旋转搅拌臂与叶片重合,利用搅拌臂来搅拌低效区物料,增强其物料流动性。通过对建立的单搅拌叶片模型进行非线性规划计算,得出其叶片最优参数。为证明该优化结构的准确性,同时建立普通叶片、双排叶片与该优化叶片进行对比,将三种叶片分别装配在同一搅拌筒内导入edem模拟搅拌过程。颗粒接触模型采用为Hertz-Mindlin with JKR Cohesion,相关参数通过塌落度数值模拟进行校核。结果发现新型叶片可增大低效区物料速度,改善低效区物料流动性;两轴速度差较小,筒端物料堆积较少从而使物料运转更流畅;可从宏观上增加物料剪切对流运动,微观上增大颗粒动能,使颗粒碰撞更剧烈,物料能够快速达到均匀状态,提高整盘物料搅拌效率。

关键词：低效区优化设计 edem数值模拟 JKR接触模型搅拌效率

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基于离散单元法的锤磨机内部颗粒传热及实验研究

基于离散单元法的锤磨机内部颗粒传热及实验研究

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作者：邵文彬中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

锤磨机是处理含油钻屑所需的核心设备之一,通过热解析原理使含油钻屑在240℃60℃范围内实现固液分离。该方法能够降低含油钻屑原油质量分数至1.0%以下,可实现就地排放,锤磨机在国外海上钻井平台得到广泛应用。为此,本文对含油钻屑热解... 详细信息

锤磨机是处理含油钻屑所需的核心设备之一,通过热解析原理使含油钻屑在240℃60℃范围内实现固液分离。该方法能够降低含油钻屑原油质量分数至1.0%以下,可实现就地排放,锤磨机在国外海上钻井平台得到广泛应用。为此,本文对含油钻屑热解析处理开展实验,结合数值模拟的方法对锤磨机内颗粒传热规律进行研究。首先,设计并搭建锤磨热解析实验装置,对含油钻屑开展了固液分离实验。根据实验结果,分析了叶片转速、颗粒填充率及颗粒液体含量对温度变化的影响,得到颗粒液相含量的变化规律。其次,运用C++编写颗粒离散元程序,结合edem数值模拟,实现对锤磨机内部颗粒传热规律的研究。通过模拟结果得出影响颗粒升温的主导因素是颗粒摩擦生热,针对摩擦生热过低及颗粒堆积的问题,减小叶片间距,缩短含油钻屑处理时间。根据实验和模拟结果得出,叶片转速为1800rpm、填充率为10%,模拟含油钻屑油水含量为10%时,锤磨机内颗粒传热效果最佳,且含油钻屑热解析处理后固体含油量小于1.0%。改进锤磨热解析实验装置,实现钻屑连续化处理,平均处理量为82kg/h。

关键词：热解析固液分离 edem数值模拟颗粒传热

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矿物质特性对E型中速磨煤机研磨过程的影响研究

矿物质特性对E型中速磨煤机研磨过程的影响研究

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作者：戈振州中国矿业大学

学位级别：硕士

煤炭是我国能源结构最重要的组成部分,2016年能源消费总量43.6亿吨标准煤,煤炭在我国能源消费中的比重达到62%,其中约有一半的煤炭用于燃烧发电。在燃煤发电过程中,高能耗与污染性气体排放等问题使燃煤电厂实现节能减排的目标面临着巨... 详细信息

煤炭是我国能源结构最重要的组成部分,2016年能源消费总量43.6亿吨标准煤,煤炭在我国能源消费中的比重达到62%,其中约有一半的煤炭用于燃烧发电。在燃煤发电过程中,高能耗与污染性气体排放等问题使燃煤电厂实现节能减排的目标面临着巨大的挑战。在电厂磨机制粉过程中,高密度、高硬度的矿物质可磨性差,会聚集在返料中并被反复循环研磨。磨机的研磨物料是由煤和大量的返料组成的,而返料中不同性质的矿物质对煤的研磨特性的影响规律各不相同。本文以燃煤电厂广泛使用的E型中速磨煤机为研究对象,通过实验室研磨试验与数值模拟试验相结合的方法,研究了矿物质特性对煤研磨过程的影响规律。首先使用现代分析仪器对分离器返料进行矿物学分析,得知返料中的矿物质主要为:铝硅酸盐类矿物、石英和黄铁矿,三种矿物质含量不同、嵌布粒度各异、硬度差距较大。据此,选用高岭石、石英、黄铁矿分别与-1.25+0.71 mm粒级的煤样进行掺混,制备混合物料,通过改变混合物料中矿物质的含量、粒度与种类来模拟研究矿物质特性对煤研磨过程的影响。利用加装功率测量装置的哈氏可磨仪进行实验室混合物料研磨试验,研究了煤的研磨行为及能耗规律。结果表明:高硬度的矿物质(本研究中为黄铁矿、石英)能够对煤起到助磨作用、促进煤的研磨,而细粒级(本研究中为-0.09 mm)矿物质则对煤起到缓冲和保护作用、阻碍煤的研磨;矿物质的富集会加剧高硬度和细粒级矿物质对煤研磨过程的影响,当矿物质含量低于33.33%时,矿物质硬度对煤研磨的影响作用较大,而当矿物质含量高于33.33%时,矿物质粒度对煤研磨的影响作用较大;煤在混合物料中的研磨规律不完全符合原一级磨矿动力学模型,需引入与物料性质有关的参数m,并用tm替换时间参数t来进行修正;基于修正后的一级磨矿动力学模型对能量—粒度减小模型进行参数优化,建立了涵盖矿物质含量的研磨能量模型,通过数据拟合得出相应的影响参数;利用参数优化后的能量—粒度减小模型研究了混合研磨中的能量分配问题,当矿物质为-0.09mm的高岭石、石英、黄铁矿时,煤在研磨时的能量占比小,且随矿物质含量和硬度的增加而单调递减,当矿物质为-1.25+0.71 mm和-0.3+0.2 mm石英时,煤在研磨时的能量占比随矿物质含量的增加而先增大后减小,当矿物质含量超过50%时,煤在研磨时的能量占比逐渐降低,研磨效率也随之降低。在实验室研磨试验的基础上,建立了edem数值模拟模型。通过颗粒替换模型和颗粒黏结力模型模拟物料磨碎的过程;使用C++程序自行编译磨盘运动模型,实现了对哈氏可磨仪恒压研磨过程的模拟;通过实验室堆积角测定试验与edem模拟堆积角试验,结合GEMM数据库信息及数值模拟试验,确定了数值模拟试验中的材料参数,并设置了数值模拟的其它操作条件和基本参数。对数值模拟试验结果进行后处理结果分析,得到了黏结键的断裂情况、颗粒的运动、受力、能耗和颗粒间的碰撞次数、碰撞能耗等数据,分别从煤颗粒的运动及碰撞、受力及能量的角度,揭示了研磨时间、矿物质含量及矿物质硬度对混合物料中煤研磨的影响规律。结果表明,煤在高硬度矿物质的影响下平均受力大、碰撞次数多、能量损耗大,所以煤的研磨程度高,但当混合物料中矿物质含量升高时,煤颗粒的受力减小、碰撞次数减少、能量损耗减小,使煤的研磨程度降低。edem数值模拟结果与实验室研磨试验现象相同、规律一致,说明数值模拟试验结果具有较高的可信度,从微观颗粒动力学角度揭示了矿物质特性对煤研磨过程的影响机理。

关键词：中速磨煤机颗粒研磨特性能量—粒度减小模型 edem数值模拟

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