梗签二次分离装置内气固两相流的数值模拟研究及结构设计

发布时间：2020-05-25 19:46

【摘要】：烟草专卖局在2013年印发的《国家烟草专卖局关于推进企业精益管理的意见》中提出“精益管理,控本增效”的要求,然而在卷烟生产中为保证卷制质量达到工艺要求,原卷接机组分离出的梗签混合物中通常含有20%以上的成品烟丝,这部分烟丝直接由除梗系统送入除尘房,造成烟丝浪费。为解决梗中含丝率高这一问题,国内外学者进行了大量研究,虽然一定程度上降低了卷接机组的梗中含丝率,但仍然存在一些缺陷与不足,如改进后对卷接机组的整体性能造成一定的影响、改造费用高、安装维护不方便、装置尺寸偏大影响安装布局、因风选路径过长造成烟丝造碎率增大、烟丝水分散失严重等。本文针对上述研究存在的不足,综合运用真空悬浮分离技术、离心分离技术等多种分离方法,设计了一种外置式梗签二次分离装置,其结构简单,保养、维修方便,不需额外动力源,不改变原卷接机组外观结构。本文的具体研究内容如下:(1)分析原ZJ17卷接机组分离烟丝的工作机理,找出导致梗中含丝率高的原因,提出改进方案。用Solidworks软件对梗签二次分离装置的重要部件进行三维建模,包括真空悬浮腔、离心分离腔、梗签收集器等。(2)用ANSYS Workbench对不加入烟丝颗粒下悬浮腔腔体内的气流进行仿真,分析有无弹丝松散机构、弹丝松散机构的位置、挡风块的个数、矩形腔体下端收口的宽度以及上端收口到矩形腔体的高度等参数的改变对真空悬浮腔内气流的影响。(3)通过研究气固两相流理论,结合项目实际情况,选择确定性颗粒轨道模型对真空悬浮腔体内烟丝颗粒的运动轨迹进行仿真分析。用FLUENT软件来分析连续的气相流,EDEM软件分析离散的颗粒流,充分考虑烟丝、梗签、壁面之间的碰撞,用CFD-EDEM耦合的方法,考虑离散颗粒相与连续气相流之间的相互作用。设计3因素3水平的正交试验,分析影响悬浮腔分离烟丝效果的主次因素,并获得一组最优的数据,实现悬浮腔的结构优化。(4)在最优结构下对悬浮腔内烟丝颗粒的运动进行仿真分析,分析烟丝梗签的运动状态,并计算出梗中含丝率。安装试验样机进行试验,检测梗签二次分离装置分离烟丝的效率,对比分析仿真结果与试验结果,检测安装梗签二次分离装置之后是否对卷接机的卷制质量产生影响。加装本文设计的梗签二次分离装置后,试验测得ZJ17卷接机组平均梗中含丝率下降到1.80%,仿真测得平均梗中含丝率为2.79%,仿真结果与试验结果平均偏差为23.03%。结果表明:(1)仿真结果与试验结果基本吻合;(2)本文设计的梗签二次分离装置分离烟丝效果显著。
【图文】：

昆明理工大学硕士学位论文2国烟叶种植面积1273千公顷（1909.5万亩），占农作物总播种面积的0.76%，其中单位面积烤烟产量2118公斤，利润总额958.77亿[4]。中国每年的烟叶收购量近400万吨，占世界总产量的40%[5]。从图1.1可以看出，2013—2016年我国烟叶和烤烟的种植面积逐年下降，其中烟叶种植面积从1623千公顷下降到1273千公顷，3年减少了350千公顷；烤烟种植面积由1527下降到1206，减少了321千公顷。图1.12000-2016年中国烟叶及烤烟的种植面积Fig.1.1PlantingsurfaceofChinesetobaccoandflue-curedtobaccofrom2000to2016图1.2全球烟草公司2017年销售对比Fig.1.2GlobalTobaccoCompany"s2017SalesComparison中国同时也是世界上最大的烟草制造、烟草消费的国家[6]。从图1.2可以看出，2017年中国卷烟销量占全球销量的43%，国际前三大烟草烟草集团的菲莫国际、英美烟草、日本烟草分别占全球烟草销量的15%、12%、9%。中国不仅在烟草销售总量上最大，国内各烟草集团近几年也发展迅速，不论是生产能力、管理

昆明理工大学硕士学位论文2国烟叶种植面积1273千公顷（1909.5万亩），占农作物总播种面积的0.76%，其中单位面积烤烟产量2118公斤，利润总额958.77亿[4]。中国每年的烟叶收购量近400万吨，占世界总产量的40%[5]。从图1.1可以看出，，2013—2016年我国烟叶和烤烟的种植面积逐年下降，其中烟叶种植面积从1623千公顷下降到1273千公顷，3年减少了350千公顷；烤烟种植面积由1527下降到1206，减少了321千公顷。图1.12000-2016年中国烟叶及烤烟的种植面积Fig.1.1PlantingsurfaceofChinesetobaccoandflue-curedtobaccofrom2000to2016图1.2全球烟草公司2017年销售对比Fig.1.2GlobalTobaccoCompany"s2017SalesComparison中国同时也是世界上最大的烟草制造、烟草消费的国家[6]。从图1.2可以看出，2017年中国卷烟销量占全球销量的43%，国际前三大烟草烟草集团的菲莫国际、英美烟草、日本烟草分别占全球烟草销量的15%、12%、9%。中国不仅在烟草销售总量上最大，国内各烟草集团近几年也发展迅速，不论是生产能力、管理
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS43;O359

【参考文献】

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本文编号：2680653