碳化硅的节能粉碎设备与工艺研究

发布时间：2017-09-19 11:10

  本文关键词：碳化硅的节能粉碎设备与工艺研究

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【摘要】：在碳化硅粉碎行业,气流粉碎以其成熟的技术与先进的工艺正逐步代替以雷蒙磨为代表的传统粉碎工艺。然而,气流粉碎能耗高一直是函待解决的行业难题,本文基于一种节能气流粉碎工艺对碳化硅粉碎过程中的能耗及分离、磨损相关共性问题展开分析与讨论。利用fluent软件对节能粉碎和高压粉碎的喷嘴流场进行了模拟分析,对比了两种粉碎工艺下的喷嘴出口轴心速度和颗粒加速规律,结果发现:节能粉碎的喷嘴出口轴心速度更高,衰减更小,对颗粒的加速效果更好。通过工业实验研究了进料粒度对产品粒度分布的影响以及粉碎压力对产量的影响;在能耗方面,从设备的配置、气流温度的选择、装机功率等方面对比分析了节能低压粉碎与常温高压粉碎的差异性,得出了节能低压粉碎能耗更低的结论,节能效率达27.9%。根据用户产品收集效率≥95%的要求,分别使用XLPB-5.0与X C X-5.0两种旋风分离器,对两者进行了流场与分离效率的数值模拟,模拟出XLPB-5.0与XCX-5.0的分离效率分别为92.55%和9 4.9 6%,与工业实验得到的9 1.1%和9 6.5%相吻合。从芯管直径与芯管插入深度两个方面探讨了旋风分离器的合理选型。对于设备的磨损问题,以磨损最为严重的弯头为对象,进行了磨损机理的研究,发现颗粒流量、气流速度、颗粒直径三个因素对最大磨蚀率的影响呈现不同的规律;对于弯头的防磨可从改变弯径比与优化防磨工艺两个方面进行。本文的研究为碳化硅节能粉碎设备的结构与工艺参数的优化与控制提供一定的参考依据。
【关键词】：碳化硅 粉碎 节能 旋风分离器 弯头
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ163.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 引言10-11
• 1.2 研究背景与意义11-14
• 1.2.1 碳化硅粉碎的国内外研究现状11-12
• 1.2.2 碳化硅粉碎行业存在的问题12-13
• 1.2.3 碳化硅节能粉碎的研究意义13-14
• 1.3 本文的研究目的、方法与内容14-15
• 1.3.1 研究目的14
• 1.3.2 研究方法14-15
• 1.3.3 研究内容15
• 1.4 论文的主要工作15-17
• 第2章 碳化硅节能粉碎的理论研究17-30
• 2.1 气流粉碎理论17-21
• 2.1.1 气流粉碎原理17
• 2.1.2 颗粒粉碎机理17-19
• 2.1.3 超音速喷嘴19-20
• 2.1.4 研究方法20-21
• 2.2 流化床气流粉碎的数值模拟21-28
• 2.2.1 建立模型与划分网格21-22
• 2.2.2 计算模型与边界条件22
• 2.2.3 喷嘴出口轴心速度22-24
• 2.2.4 单颗粒的加速24-27
• 2.2.5 不同低压条件下的颗粒加速特性27-28
• 2.3 本章小结28-30
• 第3章 节能气流粉碎工艺与工业实验30-48
• 3.1 工艺配置30-32
• 3.2 主要设备配置32-36
• 3.2.1 空压机32-33
• 3.2.2 流化床33-34
• 3.2.3 加热器34
• 3.2.4 旋风分离器34-35
• 3.2.5 其他附属设备35-36
• 3.3 工业实验36-41
• 3.3.1 进料的粒度分布36-37
• 3.3.2 进料粒度对产品粒度分布的影响37-40
• 3.3.3 不同低压条件下的产量40-41
• 3.4 节能性分析41-47
• 3.4.1 空压机41-43
• 3.4.2 粉碎气流温度43-44
• 3.4.3 装机功率44-46
• 3.4.4 普通粉碎与节能粉碎的能耗分析46-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章 旋风分离器的分离效率研究48-59
• 4.1 旋风分离器在气流磨中的应用48-49
• 4.2 实验49-50
• 4.3 理论方程与模型50-51
• 4.3.1 数值模型的选择50
• 4.3.2 建模与边界条件50-51
• 4.4 模拟结果与分析51-57
• 4.4.1 流场分析51-54
• 4.4.2 芯管直接对分离效率的影响54-56
• 4.4.3 芯管插入深度对分离性能的影响56-57
• 4.5 节能型气流磨中旋风分离器的合理选择57-58
• 4.6 本章小结58-59
• 第5章 碳化硅颗粒对弯头的磨损研究59-73
• 5.1 生产中的弯头磨损问题59-60
• 5.2 理论方程与模型60-62
• 5.2.1 离散相颗粒的运动方程60-61
• 5.2.2 动量交换耦合方程61
• 5.2.3 建立模型61-62
• 5.3 模拟结果与分析62-70
• 5.3.1 最大磨蚀点62-64
• 5.3.2 颗粒轨迹对磨蚀位置的影响64-67
• 5.3.3 气流速度、颗粒直径对磨蚀率的交叉影响67-68
• 5.3.4 颗粒流量、颗粒直径对磨蚀率的交叉影响68-69
• 5.3.5 弯径比对磨损的影响69-70
• 5.4 弯头的防磨工艺70-71
• 5.4.1 加装防磨材料70-71
• 5.4.2 局部防磨工艺71
• 5.5 本章小结71-73
• 结论73-75
• 参考文献75-80
• 致谢80-81
• 附录81-83
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果83

【参考文献】

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本文编号：881289