搅拌式厌氧发酵罐关键部件虚拟分析及优化
发布时间：2021-05-10 13:17
发酵罐（又称为反应器）一般指工业或农业上用来进行微生物发酵的装置。在气候炎热的热带地区,发酵罐优势有二：第一,温度优势,对发酵的温度进行合理控制（一般发酵温度在35℃—38℃左右）；第二,农业废弃物（蓄禽粪便,甘蔗叶、香蕉茎等）的循环利用,可以减少环境污染。尤其是搅拌式发酵罐以其独有的沼气发酵优势具有被广泛应用的前景,因此对沼气发酵罐的运行方式和结构进行研究是很有必要的。为了获得较好的产气效果,设计了一种搅拌式沼气干法发酵罐,保证物料与微生物在发酵过程中能得到均匀混合,实现厌氧微生物与物料很好的结合。本课题对搅拌式发酵罐的搅拌组件、叶片等关键零部件在设计的基础上,作进一步理论上的研究分析。根据受力分析,利用CAE技术及有限元软件ANSYS Workbench对这些部件进行静力学分析、动力学分析,为搅拌式发酵罐的结构优化和性能改善提供了理论依据。（1）利用三维建模软件Solid Works对搅拌式发酵罐各部件进行三维建模,并装配成装配体,对其进行干涉检查,确保各零部件之间无干涉,为后续分析提供模型支持。另外对发酵罐模型进行了简单的运动仿真,得到搅拌器组件的运动速度,为后续分析提供数据支持...
【文章来源】：海南大学海南省 211工程院校
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 选题的目的和研究现状
1.2.1 选题的目的
1.2.2 国内外研究现状
1.3 研究内容及方法
小结
2. 厌氧发酵工艺流程简要介绍
2.1 原料收集准备
2.2 原料预处理
2.3 装罐厌氧发酵
2.4 发酵控制及记录
2.5 实现循环利用
小结
3. 搅拌式发酵罐的建模及运动分析
3.1 虚拟设计概况
3.2 搅拌式发酵罐建模
3.3 干涉检查
3.4 运动仿真
小结
4. 搅拌式发酵罐搅拌器组件的静力学分析
4.1 有限元分析简介
4.2 发酵罐搅拌器组件的静力学分析
3.2.1 发酵罐搅拌器组件的模型建立
3.2.2 设置材料参数
3.2.3 发酵罐搅拌器组件的网络划分
4.3 发酵罐搅拌器组件有限元的加载力设定及其求解
4.3.1 发酵罐搅拌器加载力设定及约束
4.4 发酵罐搅拌器组件仿真及分析
小结
5. 搅拌式发酵罐搅拌器组件的动力学分析
5.1 模态分析
5.1.1 模态分析理论
5.1.2 模态分析流程
5.1.3 结果分析确认
5.1.4 搅拌器组件的临界转速分析
5.2 搅拌式发酵罐的谐响应分析
5.2.1 搅拌器组件谐响应理论分析
5.2.2 谐响应分析过程及结果分析
小结
6. 基于静力学和动力学的分析的优化
6.1 Workbench结构优化简介
6.2 优化过程设置
6.3 结果分析处理
6.3.1 敏感度介绍
6.3.2 响应面介绍
6.3.3 优化数据
小结
7. 总结与建议
7.1 总结
7.2 建议
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]液压支架柱窝有限元分析及结构优化[J]. 巩子天纵,李萍,薛克敏,黄璞. 精密成形工程. 2012(06)
[2]基于ANSYS的六缸压缩机曲轴模态分析及谐响应分析[J]. 刘昌领,陈建义,李清平,仇晨,罗晓兰. 流体机械. 2012(08)
[3]基于ANSYS Workbench的V8发动机曲轴有限元模态分析[J]. 吕端,曾东建,于晓洋,张龙平. 机械设计与制造. 2012(08)
[4]玉米根茬收获系统的有限元模态分析与试验[J]. 权龙哲,佟金,曾百功,陈东辉. 农业工程学报. 2011(11)
[5]基于ANSYS Workbench的高速电主轴动力学特性分析[J]. 巫少龙,张元祥. 组合机床与自动化加工技术. 2010(09)
[6]热带农业废弃物资源及沼气利用[J]. 焦静,王金丽,邓怡国,李明,欧忠庆,宋德庆. 安徽农业科学. 2008(30)
[7]搅拌罐内气液两相流场的数值研究[J]. 孙会. 上海电机学院学报. 2008(03)
[8]基于ANSYS的搅拌叶片耦合场分析[J]. 于世旭,仪垂杰,郭健翔,邢普. 机械设计与制造. 2007(11)
[9]虚拟制造技术[J]. 杜宝江. 科学. 2007(02)
[10]虚拟装配关键技术及其发展[J]. 郑轶,宁汝新,刘检华,杜龙. 系统仿真学报. 2006(03)
硕士论文
[1]基于ANSYS在干红葡萄酒发酵过程中对发酵罐内温度场的模拟分析研究[D]. 庄齐斌.西北农林科技大学 2011
[2]基于有限元法的锯齿式芦竹切割器切割机理研究[D]. 廖宜涛.华中农业大学 2007
[3]液体菌种发酵罐计算机辅助设计系统[D]. 舒涛.山东科技大学 2005
本文编号：3179431
【文章来源】：海南大学海南省 211工程院校
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 选题的目的和研究现状
1.2.1 选题的目的
1.2.2 国内外研究现状
1.3 研究内容及方法
小结
2. 厌氧发酵工艺流程简要介绍
2.1 原料收集准备
2.2 原料预处理
2.3 装罐厌氧发酵
2.4 发酵控制及记录
2.5 实现循环利用
小结
3. 搅拌式发酵罐的建模及运动分析
3.1 虚拟设计概况
3.2 搅拌式发酵罐建模
3.3 干涉检查
3.4 运动仿真
小结
4. 搅拌式发酵罐搅拌器组件的静力学分析
4.1 有限元分析简介
4.2 发酵罐搅拌器组件的静力学分析
3.2.1 发酵罐搅拌器组件的模型建立
3.2.2 设置材料参数
3.2.3 发酵罐搅拌器组件的网络划分
4.3 发酵罐搅拌器组件有限元的加载力设定及其求解
4.3.1 发酵罐搅拌器加载力设定及约束
4.4 发酵罐搅拌器组件仿真及分析
小结
5. 搅拌式发酵罐搅拌器组件的动力学分析
5.1 模态分析
5.1.1 模态分析理论
5.1.2 模态分析流程
5.1.3 结果分析确认
5.1.4 搅拌器组件的临界转速分析
5.2 搅拌式发酵罐的谐响应分析
5.2.1 搅拌器组件谐响应理论分析
5.2.2 谐响应分析过程及结果分析
小结
6. 基于静力学和动力学的分析的优化
6.1 Workbench结构优化简介
6.2 优化过程设置
6.3 结果分析处理
6.3.1 敏感度介绍
6.3.2 响应面介绍
6.3.3 优化数据
小结
7. 总结与建议
7.1 总结
7.2 建议
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]液压支架柱窝有限元分析及结构优化[J]. 巩子天纵,李萍,薛克敏,黄璞. 精密成形工程. 2012(06)
[2]基于ANSYS的六缸压缩机曲轴模态分析及谐响应分析[J]. 刘昌领,陈建义,李清平,仇晨,罗晓兰. 流体机械. 2012(08)
[3]基于ANSYS Workbench的V8发动机曲轴有限元模态分析[J]. 吕端,曾东建,于晓洋,张龙平. 机械设计与制造. 2012(08)
[4]玉米根茬收获系统的有限元模态分析与试验[J]. 权龙哲,佟金,曾百功,陈东辉. 农业工程学报. 2011(11)
[5]基于ANSYS Workbench的高速电主轴动力学特性分析[J]. 巫少龙,张元祥. 组合机床与自动化加工技术. 2010(09)
[6]热带农业废弃物资源及沼气利用[J]. 焦静,王金丽,邓怡国,李明,欧忠庆,宋德庆. 安徽农业科学. 2008(30)
[7]搅拌罐内气液两相流场的数值研究[J]. 孙会. 上海电机学院学报. 2008(03)
[8]基于ANSYS的搅拌叶片耦合场分析[J]. 于世旭,仪垂杰,郭健翔,邢普. 机械设计与制造. 2007(11)
[9]虚拟制造技术[J]. 杜宝江. 科学. 2007(02)
[10]虚拟装配关键技术及其发展[J]. 郑轶,宁汝新,刘检华,杜龙. 系统仿真学报. 2006(03)
硕士论文
[1]基于ANSYS在干红葡萄酒发酵过程中对发酵罐内温度场的模拟分析研究[D]. 庄齐斌.西北农林科技大学 2011
[2]基于有限元法的锯齿式芦竹切割器切割机理研究[D]. 廖宜涛.华中农业大学 2007
[3]液体菌种发酵罐计算机辅助设计系统[D]. 舒涛.山东科技大学 2005
本文编号：3179431
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