选粉机颗粒轨迹追踪模拟与分级效果评价模型构建

摘要

为实现选粉机分级参数的最佳匹配，改善选粉机的分级效果，本文以SLK5500选粉机为对象，采用数值模拟的方法，对其内部的气流运动特性和颗粒运动特性进行了研究和分析，并提出了选粉机分级效果的一种评价方法，应用该方法指导水泥生料分选工艺系统的生产调试，优化了分级效果。
　　阐述了SLK5500选粉机重力分级区、离心分级区的结构特性，对重力分级区和离心分级区的分级原理进行了理论分析。介绍了选粉机成品的产率、粒径分布以及筛余值的计算方法，理论研究了风量和转速对选粉机分级效果的影响。
　　根据流体动力学理论，研究了选粉机内气流运动模拟与颗粒轨迹追踪的算法。对选粉机内气流运动的定常非均匀性进行了阐述，理论推导了气流运动的求解算法。对流场单元体内的颗粒进行了受力分析，推导了颗粒的运动轨迹方程及其求解算法。
　　模拟分析了重力分级区、离心分级区内气流的运动特性，考察了风量和转速对气流运动行为的影响。在此基础上，模拟研究了重力分级区和离心分级区内颗粒的运动特性，分析了风量和转速对颗粒运动行为的影响。
　　模拟求解了SLK5500选粉机成品的产率、粒径分布以及80μm筛余值，研究了风量和转速对成品产率、粒径分布以及80μm筛余值的影响规律。提出了选粉机风量、转速最佳匹配的成品产率效果和风量、转速最佳匹配的分级精度效果评价方法与模型，以成品产率和80μm筛余值为综合评价指标，以风量和转速为变量因素，运用分级效果的正交实验设计，研究了风量和转速对成品的产率和80μm筛余值影响的显著性和主次关系，获得了选粉机风量W=6000m3/min，转速N=55r/min的最佳匹配方案。
　　按照风量和转速的最佳匹配方案，对SLK5500选粉机分选水泥生料的工艺系统进行了分级效果的优化调试，经过调试后，在保证80μm筛余值小于15％的情况下，成品产率从52.6％提高到66.4％，优化了分级效果。研究方法和结果为分析和优化选粉机的分级效果，提高生产效率提供了强有力的技术支持。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的来源及课题名称

1．1．1 课题来源

1．1．2 课题名称

1．2 选粉机的理论概述

1．2．1 选粉机的发展

1．2．2 选粉机的分类

1．3 选粉机与本课题相关的研究现状

1．3．1 选粉机内气相流场理论计算的研究现状

1．3．2 选粉机结构特性及流场特性的研究现状

1．3．3 选粉机内颗粒轨迹理论计算的研究现状

1．3．4 选粉机内颗粒轨迹追踪模拟的研究现状

1．3．5 选粉机分级效果评价的研究现状

1．4 课题的研究目的、内容及意义

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究内容

1．4．3 研究意义

2 选粉机结构特性与分级参数的理论分析

2．1 选粉机的结构特性及分级原理

2．1．1 结构特性

2．1．2 分级原理

2．1．3 选粉机分级效果的评价指标

2．2 影响选粉机分级效果的分级参数

2．2．1 入口风量

2．2．2 转子转速

2．2．3 喂料速度

2．3 本章小结

3 选粉机内气流运动与颗粒轨迹追踪的算法

3．1 气流运动的算法

3．1．1 选粉机内气流运动的定常非均匀性

3．1．2 气流微团的运动形式

3．1．3 气流微团的的速度分解算法

3．1．4 气流微团的加速度算法

3．1．5 气流运动的流线与流管

3．1．6 气流运动的基本方程与求解

3．2 颗粒轨迹追踪的算法

3．2．1 流场单元体内颗粒的受力分析

3．2．2 颗粒的运动轨迹方程

3．2．3 颗粒相与气流相的交互耦合

3．2．4 颗粒的运动轨迹方程求解

3．3 本章小结

4 选粉机内气流运动与颗粒轨迹追踪的模拟

4．1 气流运动的数值模拟

4．1．1 重力分级区气流运动的模拟分析

4．1．2 风量对重力分级区气流运动特性的影晌

4．1．3 离心分级区气流运动的模拟分析

4．1．4 风量对离心分级区气流运动特性的影响

4．1．5 转速对离心分级区气流运动特性的影响

4．2 颗粒轨迹的追踪模拟

4．2．1 重力分级区颗粒轨迹的追踪模拟

4．2．2 风量对重力分级区颗粒运动特性的影响

4．2．3 离心分级区颗粒轨迹的追踪模拟

4．2．4 风量对离心分级区颗粒运动特性的影响

4．2．5 转速对离心分级区颗粒运动特性的影响

4．3 本章小结

5 选粉机成品的产率与粒径分布模拟分析

5．1 颗粒轨迹汇总与成品的产率模拟

5．1．1 颗粒轨迹的汇总原理

5．1．2 成品的产率模拟分析

5．1．3 风量对成品产率的影响

5．1．4 转速对成品产率的影响

5．2 颗粒轨迹采样与成品的粒径分布模拟

5．2．1 颗粒轨迹的采样原理

5．2．2 成品的粒径分布与筛余值模拟分析

5．2．3 风量对成品粒径分布与80 μm筛余值的影响

5．2．4 转速对成品粒径分布与80 μm筛余值的影响

5．3 本章小结

6 选粉机分级效果评价模型与实验研究

6．1 选粉机分级效果评价模型

6．2 选粉机分级效果评价分析

6．2．1 分级效果正交实验设计

6．2．2 风量和转速匹配的最佳成品产率效果评价

6．2．3 风量和转速匹配的最佳80 μm筛余值效果评价

6．2．4 风量和转速最佳匹配的分级效果

6．3 分级效果的生产调试

6．3．1 SLK5500选粉机工艺系统

6．3．2 水泥生料的物料特性

6．3．3 分级效果的调试方法

6．3．4 分级效果的调试结果

6．4 本章小结

7 结论与展望

7．1 主要工作总结

7．2 主要创新点

7．3 后续研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果

附录