PTA装置卧螺离心机螺旋输送器与转子头强度计算及结构优化的研究

论文摘要

PTA(Purified Terephthalic Acid)是重要的大宗化工原料,主要用途是生产聚酯切片(包括聚酯纤维、聚酯薄膜、聚酯瓶片)。日常生活中纺织品、塑料、涂料等的生产都离不开PTA。卧螺离心机是PTA装置中的关键设备之一,用于PTA浆液的脱水、提纯。它是高速运转、连续进料、分离分级、螺旋输送卸料型离心机,具有连续操作、长期运转、生产能力大、分离效果好、单位产量能耗小、适用性广的优点。螺旋输送器是离心机的重要部件。通过分析沉渣发现,螺旋主要受到离心力、沉渣的作用。本文用ANSYS对卧式螺旋输送器进行了受力分析和强度校核,考虑了三种载荷的作用,证明了螺旋强度满足设计强度要求,进而保证了离心机运行的安全可靠。转子头是卧螺离心机的关键部件。它封闭转鼓腔,形成一定厚度的液环,并支撑整个双转子系统的重量。本文运用Workbench对PTA卧螺离心机的大小端转子头的进行了受力分析,确定了应力集中的区域,并采用参数化分析进行结构优化,通过对比,确定了增大法兰盘根部过渡圆角是改善根部受力的有效方式。设计时充分考虑这一点,可以有效减小应力集中,避免疲劳破坏,进而提高卧螺离心机运行的稳定性和安全性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 PTA卧螺离心机的结构和原理
• 1.2.1 离心机转鼓
• 1.2.2 螺旋输送器
• 1.3 卧螺离心机的驱动方式
• 1.3.1 常用驱动方式
• 1.3.2 液压驱动方式
• 1.4 卧螺离心机的研究状况
• 1.4.1 螺旋输送器结构的研究状况
• 1.4.2 转鼓腔内沉渣的受力分析
• 1.4.3 转鼓结构的研究状况
• 1.5 国内PTA卧螺离心机的运行状况
• 1.6 本论文的研究内容
• 第二章 PTA卧螺离心机螺旋输送器的应力分析
• 2.1 转鼓腔流场的基本特征
• 2.2 螺旋输送器的应力分析
• 2.2.1 螺旋输送器的受力分析
• 2.2.2 螺旋输送器的有限元模型
• 2.2.3 各工况下螺旋输送器有限元分析结果
• 2.3 螺旋输送器的强度校核
• 2.4 本章小结
• 第三章 卧螺离心机转子头的有限元分析
• 3.1 引言
• 3.2 转子头的结构和原理
• 3.3 强度判据
• 3.4 Workbench有限元软件简介
• 3.5 卸料端转子头的有限元模型
• 3.5.1 转子头的建模
• 3.5.2 网格的研究
• 3.6 卸料端转子头不同加载方式下的分析结果及讨论
• 3.6.1 卸料端转子头加载方式一下的有限元分析结果
• 3.6.2 卸料端转子头加载方式二下的有限元分析结果
• 3.6.3 卸料端转子头加载方式三下的有限元分析结果
• 3.6.4 卸料端转子头的强度校核
• 3.7 溢流端转子头的强度分析
• 3.7.1 溢流端转子头的有限元模型
• 3.7.2 溢流端转子头加载方式一下的有限元分析结果
• 3.7.3 溢流端转子头加载方式二下的有限元分析结果
• 3.7.4 溢流端转子头加载方式三下的有限元分析结果
• 3.7.5 溢流端转子头的强度校核
• 3.8 本章小结
• 第四章 PTA卧螺离心机转子头的结构优化
• 4.1 引言
• 4.2 转子头的结构参数化
• 4.3 转子头不同尺寸组合下的分析结果和讨论
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 论文的主要结论
• 5.2 课题研究的展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 附件