粮库气力输送机供料器的设计与优化

摘要

随着我国粮食产业迅猛发展，现面临着大量的粮库粮食运输与储存问题，如何设计和优化粮食气力输送系统摆在突出的位置。而在气力输送系统中，底部供料器起着至关重要的作用，它是将粮食物料送入输送管道，同时与气流混合的必要部件，且供料器性能的好坏直接影响着整个气力输送系统的工作效率。现有某粮库气力输送系统，但因供料器结构不合理，导致质量流量小，产能低，物料速度过小，输送距离不够。针对以上问题，通过气力输送机理分析，基于气固两相流理论以及Fluent离散模型，研究了供料器的结构对输送过程的影响，对影响供料器性能的相关参数进行了分析，通过仿真计算得出了最优化结构的供料器。并针对现有市场上通用底部供料器输送速度不高，产能不够等问题，进一步提出了一种可控制落料口物料流量的开闭式供料器，主要研究成果如下：
　　(1)建立吸粮机底部供料器数学仿真模型，用Fluent DPM模型来模拟仿真供料器工作状况，可以有效分析物料输送状态。且能有效寻找供料器的最优结构参数，极大减少吸粮机的研发周期，节约成本。
　　(2)通过运用Fluent DPM模拟吸粮机底部供料器的仿真实验表明，中心距是影响吸粮机底部供料器物料速度的关键因素，面积比是影响物料颗粒浓度的关键因素。出气口与进料口的距离较大，底部供料器工况恶化，高速气体携带颗粒的能力降低，稻谷不能进入进料口内；若出气口与进料口的距离较小，则在管道内产生的扰动太大，同样不利于物料输送。当中心距为140mm时，面积比为1:3时，落料口直径为120mm时，出料口颗粒速度可达到62.8m/s，质量流量为21.3kg/s，最高产能可达到40t/h，供料器性能较好。
　　(3)针对传统供料器的缺点，提出一种可开闭式供料器。当落料口关闭时，该开闭式供料器可通过缓冲室对物料进行压实，物料压实过后形成闭合混合室，混合室内形成稳定空气腔。当打开落料口时，开闭式供料器内流场稳定，混合室内没有产生回流现象，供料时颗粒轨迹平稳，无不规则运动，物料可保持持续输送。落料口全开时，出料口颗粒速度可达到76.3m/s，质量流量为28.2kg/s，最高产能可达到60t/h。且能通过开闭式供料器的调节手柄来调节物料质量流量，可适应不同的产能需求。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究内容、目的、意义以及研究方法

第2章 粮食气力输送系统

2.1 引言

2.2 现有吸粮机结构特点分析

2.3 吸粮机的主要参数确定

2.4 吸粮机的主要部件

2.5 小结

第3章 吸粮机离心风机性能试验

3.1 多级离心风机及其工作原理

3.2 离心风机性能测试

3.3 本章小结

第4章 混合式吸粮机性能的数值分析基础

4.1 引言

4.2 机理分析

4.3 气固两相流理论

4.4 仿真模拟分析

4.5 小结

第5章 底部供料器的仿真模拟分析

5.1 引言

5.2 底部供料器特性分析

5.3 结构尺寸与目标函数确定

5.4 底部供料器有限元模型建立

5.5 计算结果

5.6 影响因素分析

5.7 小结

第6章 底部供料器结构优化

6.1 引言

6.2 结构优化理论

6.3 开闭式供料器仿真模拟

6.4 底部供料器结构优化

6.5 本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表的论文