基于计算机模拟的盘磨机磨片参数的优化设计研究

发布时间：2017-10-15 15:36

  本文关键词：基于计算机模拟的盘磨机磨片参数的优化设计研究

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【摘要】：盘磨机作为广泛使用的磨浆打浆设备,虽然磨浆技术相对比较成熟,但仍存在着磨浆能耗较大、磨片使用寿命较短等问题。磨片作为对浆料直接进行磨浆作用的工作部件,它的结构是否合理,对磨浆质量、磨浆效率、磨浆能耗都有较大的影响。本文的研究目的是为了研究磨片参数与磨浆能耗之间的关系,探索计算机模拟盘磨机磨浆过程求解磨浆能耗的可行性。论文首先对国内外与盘磨机相关的节能技术文献进行了综述,对影响盘磨机磨浆能耗的磨片参数及工艺参数做了分析和介绍。然后分析了国内外计算盘磨机磨浆能耗的理论计算模型,并在此基础上提出了新的计算方案,与国内目前运用较多的摩擦力矩模型一起进行了实例计算并进行了对比。接着在对国内外盘磨机磨浆过程计算机模拟的文献资料进行了分析的基础上,基于ANSYS软件CFX模块以2500-Ⅱ型小型高浓盘磨机为研究对象进行了盘磨机磨浆过程的计算机模拟。假设磨浆浆料为牛顿流体,连续地、定量地进入磨区,粘度和密度采用试验测试的数据,采用k-ε湍流模型进行求解。计算机模拟给定了不同的主轴转速、磨盘间隙等多种模拟方案。最后以杨木片和棉杆为原料进行了改变磨浆间隙的磨浆实验。实验结果表明：计算机模拟磨浆过程求解磨浆能耗与实验结果很接近且变化趋势较为一致,说明了计算机模拟方法的可行性。本论文的研究工作对于磨片参数的优化设计、缩短磨片的研发周期具有重要的意义。
【关键词】：盘磨机 磨片参数 计算机模拟 优化设计 磨浆能耗
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TS73
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-24
• 1.1 概述9
• 1.2 盘磨机及磨片介绍9-21
• 1.2.1 盘磨机及磨片的结构简介9-17
• 1.2.2 盘磨机及磨片的研究现状与发展趋势17-21
• 1.3 课题研究的主要任务、目标和论文的思路及技术路线21-22
• 1.3.1 课题研究的主要任务和目标21-22
• 1.3.2 论文的主要思路22
• 1.3.3 技术路线22
• 1.4 存在的问题分析22-23
• 1.5 课题研究的意义23-24
• 2 盘磨机磨浆打浆节能技术24-32
• 2.1 盘磨机功耗组成24
• 2.2 减少盘磨机能耗的方法与措施24-30
• 2.2.1 盘磨机输入输出的影响24
• 2.2.2 盘磨机操作参数对能耗的影响24-26
• 2.2.3 盘磨机结构参数对能耗的影响26-28
• 2.2.4 盘磨机主电机及控制方式对磨浆能耗的影响28-30
• 2.2.5 节能型盘磨机简介30
• 2.2.6 其他方面对盘磨机能耗的影响30
• 2.3 小结30-32
• 3 盘磨机磨浆区磨浆能耗浅析32-42
• 3.1 盘磨机磨浆能耗计算方法32-35
• 3.1.1 实验法32
• 3.1.2 摩擦力矩法32-33
• 3.1.3 磨盘分区法33
• 3.1.4 根据无负载功率和总功率推导出磨浆功率33-34
• 3.1.5 ADAM磨浆能耗模型34
• 3.1.6 其他计算方法34-35
• 3.2 基于摩擦力矩理论求不同打浆浓度的磨浆功率35-37
• 3.2.1 低浓盘磨机35-36
• 3.2.2 中浓盘磨机36
• 3.2.3 高浓盘磨机36-37
• 3.3 新型磨浆能耗计算模型37-38
• 3.3.1 考虑磨盘间隙的借鉴算法(适用于高浓打浆)37-38
• 3.3.2 磨浆能耗的假定算法38
• 3.3.3 不同摩擦力矩模型求磨浆影响的运用38
• 3.4 不同磨浆功耗模型的特点及优势分析对比38-40
• 3.5 小结40-42
• 4 计算机模拟盘磨机磨浆过程的研究与应用42-52
• 4.1 CFD及有关磨浆的理论基础42-43
• 4.2 计算流体动力学及其计算机模拟方法43
• 4.3 目前盘磨机磨浆过程的计算机模拟研究43-47
• 4.3.1 国外的盘磨机磨浆过程模拟研究43-46
• 4.3.2 国内的盘磨机磨浆过程模拟研究46-47
• 4.4 几种具体的模拟计算物理模型47-48
• 4.5 盘磨机磨浆实验方法48-50
• 4.6 盘磨机磨浆过程模拟存在的问题50
• 4.7 盘磨机计算机模拟的发展趋势50-51
• 4.8 小结51-52
• 5 基于CFD的盘磨机磨浆过程的计算机模拟52-65
• 5.1 CFD理论及假设52-53
• 5.2 模拟步骤53
• 5.3 三维物理模型的建立53-54
• 5.4 计算网格模型的建立54
• 5.5 模型的选择和边界条件的设定54-58
• 5.6 盘磨机磨浆过程计算机模拟结果分析58-63
• 5.7 计算机模拟盘磨机磨浆功率分析63-64
• 5.8 小结64-65
• 6 盘磨机磨浆实验与分析65-76
• 6.1 磨浆实验65-69
• 6.1.1 实验材料与方法65-68
• 6.1.1.1 实验原料及药品65-66
• 6.1.1.2 实验仪器与设备66
• 6.1.1.3 制浆及实验流程66-67
• 6.1.1.4 实验方法及参数67-68
• 6.1.2 结果与讨论68
• 6.1.2.1 实验数据68
• 6.1.3 数据处理与分析68-69
• 6.2 浆料粘度实验69-71
• 6.2.1 实验仪器及设备69-70
• 6.2.2 粘度测定及实验流程70
• 6.2.3 结果与讨论70-71
• 6.2.4 数据处理与分析71
• 6.3 磨浆能耗的理论计算、模拟结果、实验验证分析71-75
• 6.4 小结75-76
• 7 结论76-78
• 8 展望78-79
• 9 参考文献79-85
• 10 攻读硕士学位期间发表论文情况85-86
• 11 致谢86

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本文编号：1037937