新型连续式废旧橡胶裂解设备的设计与仿真

发布时间：2017-03-16 15:01

  本文关键词：新型连续式废旧橡胶裂解设备的设计与仿真，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：能源和环保是人类发展面临的两个重大问题。随着科技的不断进步和经济的快速发展,橡胶制品的种类和产量迅速增加。大量的废旧橡胶对环境造成了威胁,但其本身也是一种资源。在我国橡胶资源短缺的形势下,研究废旧橡胶的高值化利用至关重要。与其他的废旧橡胶处理方式相比,裂解方法节能环保、经济效益好,是具有广阔应用前景的研究课题。本文对常见的废旧橡胶处理方式进行了阐述,提出了一种新型废弃资源转化方法——微波裂解。基于微波加热的优点以及当前各种裂解装置的局限性,设计了一套连续式废旧橡胶微波裂解设备。设备采用隧道窑结构形式,根据微波裂解的机理和影响裂解的因素,结合小型实验装置的设计经验,确定了以无轴螺旋进料、马蹄链拖动、多组微波发生器组合的设计方案。针对微波的传输和反射较复杂的特点,本文依据电磁场理论,结合HFSS软件对所设计的裂解设备进行了模拟仿真。对波导结构进行优化,提高了能量传输效率;对裂解设备进行实体建模,得到了场能分布情况,仿真结果验证了能量处于均匀分布状态;对腔体进行扼流分析,采用两组金属挡板进行谐振滤波,有效抑制了设备的微波泄漏。实验表明,本课题研究的废旧橡胶裂解设备处理量大且能连续生产,具有操作稳定、裂解效果好、节能环保等优点。相关的设计和结论为今后微波裂解设备的进一步研究提供了参考。
【关键词】：废旧橡胶 裂解设备 微波 HFSS 电磁仿真
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ050.2;X705
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 符号说明9-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 课题研究的背景与意义10-11
• 1.2 废旧轮胎裂解研究现状11-13
• 1.2.1 国外研究进展12
• 1.2.2 国内研究进展12-13
• 1.2.3 废旧橡胶回收利用发展前景13
• 1.3 存在的不足以及待完善的问题13-14
• 1.4 课题研究的主要内容14-15
• 2 废旧橡胶裂解简介15-32
• 2.1 废旧橡胶回收利用的途径15-20
• 2.1.1 废旧轮胎的原形改制和翻新15-17
• 2.1.2 燃烧产热17
• 2.1.3 生产胶粉和再生胶17-19
• 2.1.4 裂解19-20
• 2.2 废旧橡胶的可裂解性20-23
• 2.2.1 废旧橡胶的来源和组成20-21
• 2.2.2 裂解过程的能耗分析21-23
• 2.3 裂解工艺23-25
• 2.3.1 传统裂解工艺23-24
• 2.3.2 催化降解工艺24
• 2.3.3 微波裂解工艺24-25
• 2.4 裂解设备简介25-29
• 2.5 影响裂解效果的因素29-31
• 2.6 本章小结31-32
• 3 微波裂解理论研究32-45
• 3.1 微波简介32-39
• 3.1.1 微波源32-33
• 3.1.2 磁控管33-35
• 3.1.3 波导35-39
• 3.2 微波裂解机理39-42
• 3.2.1 微波的热效应和非热效应39-40
• 3.2.2 微波加热理论模型40-42
• 3.3 微波裂解的优势42-43
• 3.4 微波裂解的影响因素43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 4 废旧橡胶微波裂解设备的设计45-65
• 4.1 概述45-48
• 4.1.1 裂解工艺流程45-46
• 4.1.2 设计原则46-47
• 4.1.3 裂解设备的结构及参数47-48
• 4.2 进料部分48-51
• 4.3 裂解腔体51-58
• 4.3.1 设计方案51-52
• 4.3.2 结构设计52-56
• 4.3.3 主要材料选取56-58
• 4.4 出料部分58-59
• 4.5 设备的保温与冷却59-63
• 4.5.1 保温59-62
• 4.5.2 冷却62-63
• 4.6 油气回收系统63-64
• 4.7 本章小结64-65
• 5 废旧橡胶裂解设备的电磁分析65-84
• 5.1 电磁仿真概述65-68
• 5.1.1 软件简介65-66
• 5.1.2 波动方程及边界条件66-68
• 5.2 波导传输效率的优化分析68-74
• 5.2.1 理论基础68-69
• 5.2.2 带有密封隔板的矩形波导69-71
• 5.2.3 带有谐振窗的矩形波导71-74
• 5.3 裂解腔体的能量分布74-79
• 5.3.1 空载腔体的电磁仿真分析74-76
• 5.3.2 加入载荷的腔体仿真分析76-79
• 5.4 微波防泄漏79-83
• 5.4.1 漏波抑制原理79-81
• 5.4.2 腔体防泄漏仿真分析81-83
• 5.5 本章小结83-84
• 6 连续式废旧橡胶裂解设备的实验研究84-92
• 6.1 实验目的84
• 6.2 实验过程84-88
• 6.2.1 原料配置84-85
• 6.2.2 实验步骤85-86
• 6.2.3 实验参数记录86-88
• 6.3 实验结论88-91
• 6.3.1 实验现象分析88-89
• 6.3.2 裂解产物分析89-91
• 6.4 本章小结91-92
• 总结与展望92-94
• 参考文献94-98
• 致谢98-99
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果99-100

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