卧螺锥套回转干燥机组合螺带及转筒结构力学分析与优化

摘要

多晶硅生产过程中三氯氢硅提纯精制、冷氢化及还原炉硅沉积等环节都会产生粉状物质形成以氯硅烷和硅粉为主要组成的渣浆产物，渣浆的产生不仅会影响工艺过程的稳定运行，处理不当还会造成严重的环境污染。故如何合理处理多晶硅渣浆成为目前多晶硅行业亟待解决的技术难题。
　　本文以处理多晶硅生产中的固渣浆料为目的，研究开发了一种新型连续式密闭的干燥机，根据渣浆干燥过程的特点，在应用经典力学理论的解析计算基础上确定了新型连续密闭干燥机的工作原理和初步结构方案，运用软件ANSYS Workbench分别对初步设计尺寸的干燥机复杂搅拌结构的组合内螺带和回转外锥筒进行了力学分析，得到各组件各部分的应力分布状态和变形情况，从而找出结构的薄弱环节及设备研究开发的控制关键点。结果表明：组合内螺带和回转外锥筒结构的强度和刚度均满足工艺要求，即最大等效应力小于材料许用应力，螺带最大挠度变形小于螺带与筒壁间隙。滚轮支承支杆和轴承安装处产生应力集中，应该尽量降低锥套等结构质量并增大截面惯性矩以改善结构受力和变形状态。
　　然后在有限元分析的基础上，对干燥设备的核心结构—组合内螺带和回转外锥筒结构进行优化设计，以结构总质量、最大应力、最大变形为优化变量，得到能够满足对应强度、刚度要求的组合内螺带和回转外锥筒的最优化设计方案。实现质量最小化，降低原料成本和制造成本。
　　根据力学分析和优化结果，为该新型连续式卧螺锥套回转干燥设备的工业化提供了理论依据和参考。

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第一章 文献综述

1.1 课题背景

1.2 多晶硅产业概述

1.3 干燥技术及装备

1.4 ANSYS在化工设备中的应用

1.5 本课题的研究内容及方法

第二章 卧螺锥套回转干燥机的结构设计

2.1 干燥机设计基本条件

2.2 卧螺干燥机总体设计方案

2.3 搅拌系统的功率计算

2.4 组合内螺带和回转外锥筒解析法设计计算

2.5 本章小结

第三章 组合螺带与回转锥筒结构有限元分析

3.1基于ANSYS Workbench的结构力学分析

3.2 组合内螺带结构有限元分析

3.3 回转外锥筒结构的有限元分析

3.4 本章小结

第四章 组合螺带与回转锥筒结构优化设计

4.1 概述

4.2 组合内螺带结构的优化设计

4.3 回转外锥筒结构的优化设计

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论总结

5.2 技术展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

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