直刮板回转滚筒内物料的混合特性

发布时间：2020-11-13 07:43

　　 针对颗粒在回转滚筒内混合这一共性问题,建立了颗粒运动的离散元模型及"颗粒接触数"标定法,从混合形态、混合指数、直刮板结构几个方面研究了物料的混合特性。结果表明:颗粒A-A或B-B接触数随时间逐渐减小,变化规律类似于衰减震荡曲线,A-B接触数随时间逐渐增大,变化规律类似于指数函数形式;直刮板增混作用明显,存在最优的刮板高度和数量,在滚筒转速为15 r/min、颗粒粒径为3 mm、填充率为33%条件下,10块高度比为0.6的直刮板对混合促进效果最大,比无刮板时混合速率系数增大约24%。
【部分图文】：

物料在回转窑横截面内的混合形态如图1所示,筒体转速ω=15 r/min,填充率f=33%,物料运动符合滚落模式。在初始阶段,2种颗粒个数相同,呈对称分布(t=0 s)。最初一段时间,在摩擦力作用下2种颗粒贴壁运动;随着左侧颗粒群率先运动至物料斜面顶端,由于颗粒间的摩擦力无法克服重力沿剪切面的分量而向下滚落,物料在活动层首先进行混合,活动层2种颗粒的分界线逐渐拉长,平流层颗粒间仍无相对运动(t=1 s);随着滚筒继续转动,平流层颗粒逐渐进入活动层参与混合,2种颗粒的分界线不断拉长并逐渐模糊(t=5 s);之后,颗粒反复在平流层与活动层中循环,最终达到充分混合状态(t=15 s);增加刮板后,颗粒运动情况被改变,处于左上端的部分颗粒仍沿斜面滚落,另一部分颗粒则被刮板提升至更高高度并抛落,物料周期性被扬起-抛落的过程会对物料混合产生重要影响。3.2 接触数和混合指数

颗粒A和B为同一物料,均为1 800个,物料接触数随时间的变化如图2所示。由图2可知:初始时刻,接触只发生在颗粒A或B的内部,A和B只有交界处产生了接触,此时没有混合发生;伴随着滚筒周期性旋转,颗粒也逐渐发生了混合,A-A或B-B接触数逐渐减小,变化规律类似于衰减震荡曲线,最终接触数在1 200左右波动;随着A-B接触数逐渐增大,变化规律类似于指数函数形式,最终接触数在2 400左右波动;当A-B接触数达到最大状态时,可以判定物料达成了充分混合,无刮板时,物料约10 s左右达到充分混合,有刮板时,充分混合时间约为8 s,这也说明了刮板对物料混合的促进作用;有刮板时,A-B接触数稳定后波动的振幅要比无刮板条件下的大,这是刮板周期性的扬料效果导致。根据混合指数公式(3)计算,物料混合指数M随滚筒旋转不断增大,达到一定数值后逐渐稳定,稳定值为0.5,此后在该数值附近以一定振幅小范围波动。物料混合指数M随时间的变化趋势与指数函数较为类似,使用Matlab中的数据拟合工具箱(Curve Fitting)进行最小二乘法拟合。初始时刻(t=1 s),A-B间不发生混合,M=0;无穷大时刻(t=∞),A-B间充分混合,M=0.5。由边界条件自定义拟合函数(Custom Equation)如下:

当物料填充率为33%,转速为15 r/min,料床深140 mm,扬料板高度比分别取0.5,0.6,0.7,0.8和0.9时,物料混合指数M随时间的变化如图3所示。将该组曲线按公式(5)拟合,确定系数分别为0.936,0.959,0.956,0.961,0.950和0.959,拟合优度较好,无扬料板存在时,混合速率系数为0.174,拟合后的混合速率系数随高度比的变化如图4所示。由图4可知:随着扬料板高度增大,混合速率系数逐渐变大,在δ=0.6时达到最大(0.192);此后进一步增大扬料板高度,混合速率系数逐渐变小, δ=0.9时混合效果比无刮板时更差。这说明刮板过小时对混合影响微弱,过大时甚至阻碍混合,存在1个最优的刮板高度,在该条件下混合效率比无刮板时提升约10%。图4 高度比δ对混合速率系数的影响
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 余汪洋;刮板链条的选择与使用(Ⅱ)[J];矿山机械;2001年09期

2 杨正中;;埋刮板输送机刮板链条及其选用[J];粮食流通技术;2009年01期

3 孟广润;;混砂机边刮板曲线的形式[J];山东工学院学报;1980年02期

4 余汪洋;如何改进刮板链条结构并减轻自重[J];起重运输机械;1983年02期

5 葛升平，安茂亮，王昌，刘彤安;40T输送机新型刮板的研究[J];煤矿机械;1995年02期

6 杨正中;;保证埋刮板输送链条可靠运行的措施[J];粮食与食品工业;2008年03期

7 张起伟;叶阜;毛翼虎;王俊华;;圆形料场刮板取料机镂空刮板的设计[J];起重运输机械;2019年10期

8 袁爱军;;埋刮板链式输送机的结构改进[J];硅谷;2014年24期

9 许兆棠;殷加良;张恒;曹进华;姚志强;;伸缩刮板袋装物料大倾角板式输送机的设计[J];饲料工业;2010年07期

10 杨富强;新型链式刮板输渣机[J];起重运输机械;1991年08期

相关硕士学位论文 前5条

1 陶媛;圆形料场中门式双刮板堆取料机控制系统设计[D];大连理工大学;2015年

2 李赫;某门式刮板取料机金属结构分析及优化[D];吉林大学;2011年

3 刘红卫;大跨距半门式刮板取料机方案设计及结构分析[D];大连理工大学;2017年

4 郭天纲;桥式刮板取料机结构分析及料耙研究[D];辽宁工程技术大学;2007年

5 闫志民;长远距超重型刮板转载机设计与研究[D];辽宁工程技术大学;2006年

本文编号：2881938