网状滚筒式籽棉残膜分离仿真分析与试验研究

摘要

新疆地区棉花由于其特殊的地膜种植模式，导致在机械采收过程中混入大量残留地膜，造成异性纤维含量严重超标。机采棉中残膜的分离和清理是异性纤维分离中的一个重要环节。而在分离过程中籽棉残膜在分离室内的运动过程影响着籽棉残膜分离效果，因此运用仿真分析与试验研究的方法研究不同结构参数与工艺参数对籽棉残膜分离效果的影响很有必要。
　　本文首先介绍了新型籽棉残膜分离装置的整体结构及其工作原理，然后利用调研、试验分析、理论研究等方法研究了影响分离效果的籽棉残膜物料特性。其中主要研究了：①不同形态籽棉悬浮速度；②籽棉与网状滚筒的吸附性；③细小籽棉质量与最大横截面之间的关系；④机采籽棉中残膜存在情况；⑤残膜与网状滚筒的吸附性；⑥残膜悬浮速度试验。在籽棉残膜物料研究的基础上，本文建立了籽棉颗粒在分离室内的运动方程，并对不同籽棉入口速度时其在分离室内的运动轨迹进行了分析；建立了籽棉与网状滚筒的吸附性方程，得到了籽棉颗粒吸附在网状滚筒上时的约束性边界条件；建立了残膜在网状滚筒壁面时受力方程。以上研究为籽棉残膜分离提供了理论基础。
　　在物料研究基础上，本文利用Fluent中的DPM（离散粒子模型）仿真了以分离室入口风速、籽棉分离室入口速度、斜筒角度为影响因素，以籽棉颗粒运动过程对分离效果的影响为响应指标进行了模拟试验研究。通过模拟试验研究得到了不同条件下细小籽棉与单朵籽棉颗粒在分离室内的运动过程。通过对其运动过程分析，得到3个参数对籽棉残膜分离效果的影响规律。模拟试验结果表明：分离室入口风速为6m/s，分离室籽棉入口速度4.5m/s，斜筒角度为30度时籽棉颗粒在分离室内的运动过程分离所达到的分离效果最好。
　　由于利用仿真试验研究不能够仿真残膜在分离室内的运动过程，为了研究各影响因素对残膜分离装置分离效果的影响。本文在仿真试验的基础上，以斜筒入口风速、斜筒角度、大网状滚筒转速、小网状滚筒转速、网状滚筒与水平夹角为影响因素，以残膜分离率和籽棉带出比为响应指标对分离装置进行了试验研究。利用Minitab数据统计软件对试验结果进行显著性分析，结果表明:小网状滚筒转速、斜筒入口风速、斜筒角度对响应指标影响均显著；大网状滚筒转速、滚筒夹角对籽棉带出比影响显著。

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第一章 绪论

1.1研究意义和目的

1.2 国外籽棉中残膜异性纤维剔除方法的研究现状

1.3本文研究内容及研究方法

第二章 籽棉残膜的物料特性研究

2.1 网状滚筒式籽棉残膜分离装置结构和工作原理

2.2 籽棉物料特性研究

2.3 残膜物料特性研究

2.4 本章小结

第三章 籽棉残膜在分离室内运动分析

3.1 单颗粒籽棉受力分析

3.2 单颗粒籽棉运动方程分析

3.3 细小籽棉与网状滚筒碰撞后运动分析

3.4 本章小结

第四章 基于Fluent的籽棉颗粒运动仿真

4.1 Fluent软件介绍

4.2气固多相流仿真理论

4.3 物理模型的建立与边界条件的设定

4.4 籽棉运动仿真结果分析

4.5 本章小结

第五章 籽棉残膜分离试验研究

5.1 籽棉残膜分离试验装置设计

5.2 籽棉残膜分离优化试验方案

5.3 试验结果分析

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

作者简介

石河子大学硕士研究生学位论文