粘结颗粒在搅拌槽内功率特性实验研究及数值模拟

发布时间：2021-05-18 19:41

　　搅拌是化工、制药和食品等行业的重要操作单元,搅拌反应器已经在许多行业中得到广泛的应用。在搅拌反应器的设计和放大过程中功率消耗是重要参数之一。并且颗粒间的粘结性会对搅拌过程中的功率消耗造成很大影响。为了探究含水率、转速、物料高度及粘结力对功耗的影响,本文在圆柱形搅拌槽内对直径3-4 mm的硅胶颗粒先通过实验研究了相对液体体积、转速和物料高度对粘结颗粒功耗的影响,同时与非粘结性颗粒的含水率、转速和物料高度对无粘结颗粒功耗的影响对比。并用Discrete element method（DEM）,使用Hertz-Mindlin with JKR模型模拟了不同相对液体体积颗粒的粘结力对功耗的影响。结果表明:对于吸水饱和后的具有粘结性的颗粒,随着相对液体体积的增大,功耗呈现先增大后减小的变化趋势,并在相对液体体积为0.0162时达到功耗的最大值。无粘结颗粒的功耗是随含水率增大而线性增大。随着转速增大,粘结颗粒功耗增长变快,但随着相对液体体积的增大,转速对功耗的影响指数呈先减小后增大的趋势。无粘结颗粒功耗是随转速增大而增长的越来越快。对于粘结颗粒,不同物料高度的功耗最大值均为饱和颗粒的1.8倍,不同... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
符号表
第一章 文献综述
    1.1 绪论
    1.2 颗粒间的粘结力
        1.2.1 颗粒间粘结力的组成
        1.2.2 颗粒之间的粘结力理论模型
    1.3 研究方法
        1.3.1 搅拌槽内功耗的测量方法
        1.3.2 粘结颗粒的数值模拟研究
        1.3.3 粘结力的测量方法
    1.4 前人的研究成果
        1.4.1 粘结颗粒的搅拌功率实验研究进展
        1.4.2 粘结颗粒的模拟研究进展
        1.4.3 多相搅拌槽的研究进展
    1.5 结语
第二章 实验装置与测试方法
    2.1 实验装置
    2.2 功率消耗
    2.3 实验物料
        2.3.1 干物料的处理
        2.3.2 硅胶颗粒饱和点的确定
        2.3.3 硅胶颗粒的相对液体体积
第三章 颗粒搅拌功率的实验研究
    3.1 含水率对功耗的影响
        3.1.1 颗粒吸水饱和前含水率对功耗的影响
        3.1.2 颗粒吸水饱和后含水率对功耗的影响
    3.2 转速对功耗的影响
        3.2.1 颗粒吸水饱和前转速对功耗的影响
        3.2.2 颗粒吸水饱和后转速对功耗的影响
    3.3 物料高度对功耗的影响
        3.3.1 颗粒吸水饱和前物料高度对功耗的影响
        3.3.2 颗粒吸水饱和后物料高度对功耗的影响
    3.4 本章小结
第四章 DEM模拟参数测量
    4.1 DEM模拟模型
    4.2 DEM参数设置
        4.2.1 弹性恢复系数的测量
        4.2.2 滚动摩擦系数和静摩擦系数
        4.2.3 表面能参数
    4.3 模拟结果与讨论
        4.3.1 干物料颗粒模拟和实验扭矩对比
        4.3.2 湿物料颗粒模拟和实验扭矩对比
        4.3.3 粘结力对功耗的影响
    4.4 本章小结
第五章 主要结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]颗粒物料恢复系数简易测量方法及其应用[J]. 杨明金,杨玲,李庆东.  农机化研究. 2009(10)
[2]反应釜搅拌功率的常规计算和软件设计的比较[J]. 李英慧.  石油和化工设备. 2008(06)
[3]Al-Fe固液搅拌原位合成反应的搅拌设备优化设计[J]. 刘江,彭晓东.  热加工工艺. 2008(20)
[4]MEASUREMENT OF ADHESION FORCES IN AIR WITH THE VIBRATION METHOD[J]. Siegfried Ripperger,Konrad Hein.  China Particuology Science and Technology of Particles. 2005(Z1)

博士论文
[1]颗粒流体粘性表征及流化床粘结失流行为预测分析[D]. 安卓卿.北京科技大学 2018



本文编号：3194373