污泥处理旋转圆盘干燥机热轴应力分析及流场特性研究
本文关键词:污泥处理旋转圆盘干燥机热轴应力分析及流场特性研究 出处:《天华化工机械及自动化研究设计院有限公司》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
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【摘要】:污泥是污水处理的产物,物性复杂且容易造成二次污染。针对污泥减量化、资源化的处理目标,污泥间接干燥技术是前提和关键所在。本文讨论了国内外污泥处理处置方式和污泥干燥的发展情况,在对比各污泥干燥工艺类型及相关设备原理的基础上,选取旋转圆盘干燥机作为研究对象。旋转圆盘干燥机是一种高效节能的搅拌热传导式连续干燥设备,主要由热轴、机身、端板、上盖及传动系统等组成。因其搅拌效果良好、传热系数较高、能耗低、尾气处理简单、低噪声且无振动等特点,在高含水率黏性物料的污泥干燥中,表现出优异的性能。转子(热轴)是旋转圆盘干燥机的核心部件,转子的结构和参数不仅影响干燥机的使用寿命和运行安全,同时也决定了干燥的工艺性能和传热效率。分析转子的受力情况和内部的流场特性,对旋转圆盘干燥机的设计和优化有指导意义。本文的主要研究内容包括以下几个方面:(1)转子及圆盘结构的应力分析。针对JG-330型单轴旋转圆盘干燥机,采用实际工况下的载荷参数,运用AWB软件对转子及其叶片受内压和扭矩等作用时的应力进行模拟,结合理论模型的解校核强度。(2)转子入口蒸汽单相流场模拟。单相流考察中空轴体内部和各圆盘的流场分布,对比静止和旋转不同工况对流场特性的影响。结果表明低转速条件下旋转对单相气体流动无明显作用,压力场分布均匀,速度场充分发展,为连续稳定传热提供了基础。(3)气液两相流动传热特性模拟。加入多相流混合模型,针对圆盘壁面给热时凝液的产生和排出进行仿真分析,得出各参数在旋转圆盘内的发展趋势。结果表明微量的凝液不影响气相的流场特征,凝液的流动受气相流动、重力、圆盘结构的影响,沿顶部随旋转从出口管道流出。优化了入口管道位置,得出优化后的积液情况有所改善,壁面传热系数稍有增加,排液效果良好,结果有指导意义。(4)旋转排液情况模拟。采用VOF自由液面流动模型,在初始液量不变的条件下,调整圆盘转速和出口管道直径分别模拟。分析结果表明,转速越高,瞬时出流量越大,排液持续时间也越短;进一步得出排液效果最优转速为3r/min,最优管径为32mm,以此为参照指导工程设计。
[Abstract]:Sludge is the product of sewage treatment, properties of complex and easy to cause two pollution. For sludge reduction, sludge processing target resources, indirect drying technology is the premise and key. This paper discusses the domestic and foreign processing and disposal of sludge and sludge drying development, based on the principle of comparing the sludge drying process and type related equipment, selection of rotary disc dryer as the research object. The rotary disc dryer is mixing heat conduction efficient energy-saving continuous drying equipment, mainly composed of hot shaft body, end plate, the upper cover and the drive system. Because of its good stirring effect, high heat transfer coefficient, low energy consumption, simple gas treatment, low noise and no vibration characteristics in viscous materials with high water content sludge drying, show excellent performance. The rotor (thermal axis) is the key component of rotary disc dryer, rotor structure And the parameters not only affect the service life and safe operation of the dryer, but also determines the drying performance and heat transfer efficiency. The flow characteristics and internal force analysis of the rotor, a guide for the design and optimization of rotary disc dryer. The main research content of this dissertation includes the following aspects: (1) stress analysis of rotor and disc structure. Based on the type of JG-330 single shaft rotary disc dryer, the load parameters of the actual conditions, the use of stress and inner pressure and rotor blade torque when the AWB simulation software, combined with the theoretical model. Check the strength of solution (2) simulation of rotor single phase flow. The single-phase steam entrance flow of the hollow shaft body and the disc distribution, comparison of the effects of different conditions on the stationary and rotating flow characteristics. The results show that under the condition of low speed rotation on the single-phase gas flow has no obvious Effect of pressure field distribution, velocity field of the full development, provide the basis for the continuous and stable heat transfer. (3) simulation of fluid flow and heat transfer characteristics of gas-liquid two-phase flow. Adding the mixture model for multiphase flow, the simulation analysis to produce condensate heat and discharge the disc wall, the development trend of various parameters is obtained in the rotating disc. The results show that the condensate trace does not affect the gas flow characteristics, flow of condensate gas flow, gravity, effect of disc structure, with rotation along the top from outlet pipe outflow. To optimize the entrance pipeline location, draw effusion after optimization has improved, the wall heat transfer coefficient increases slightly, discharge well, the results have the guiding significance. (4) the rotating liquid discharge simulated by VOF. The free surface flow model, the same amount of liquid in the initial conditions, the adjustment of the disc rotation speed and outlet pipe diameter were simulated. The analysis results show that the speed of The higher the instantaneous outflow rate is, the shorter the drainage duration is. Further, it is concluded that the optimal speed of liquid drainage is 3r/min and the optimal pipe diameter is 32mm, which is a reference for engineering design.
【学位授予单位】:天华化工机械及自动化研究设计院有限公司
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X703;TQ051.892
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本文编号:1396169
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