气力输送系统及其设备的研究

论文摘要

气力输送是利用空气的能量来进行粉粒状散装物料连续输送的输运技术。在电力、化工、食品处理、钢铁、冶全、机械制造、医药等行业具有广泛的应用。气力输送的研究涉及多个学科分支,对工业生产具有重要的现实意义。本文运用仿真模型、有限元分析以及试验,对气力输送系统的重要设备进行了深入的研究。由于气力输送为气固两相流,内部流型复杂,本文首先针对粉料的流动性进行了研究,给出了描述气固两相流流动过程中一些比较重要的物理量的经验关系式,如两相流的浓度、密度以及粘度。其次介绍了粉料颗粒影响密相输送机理的一些性质,如其粒径、密度、形状等因素,并分析了其与输送系统选择的关系,提出了粉料颗粒在输送过程中的运动方程,对输送过程中几个比较重要的输送速度参数进行分析,并得到了输送粉料加速段长度的经验公式。最后,本文就气力输送实际应用中不可逃避的设备磨损问题,以SK两路阀和气力输送管道为例,综合利用Pro/E软件强大的实体曲面造型功能对其进行建模、装配、关键部分的运动仿真及强大的ANSYS的有限元分析功能,使用两种不同的分析方法对关键零件进行有限元分析,从而对零件结构尺寸和气力输送参数进行优化,并可对分析结果进行直接观察。这样不仅简化了工作过程,减少了计算量,而且提高了计算精确度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 气力输送系统简介
• 1.2 气力输送系统的特点
• 1.3 气力输送系统的分类
• 1.3.1 按输送装置型式分类
• 1.3.2 按输送实质分类
• 1.4 气力输送的动力学特征
• 1.4.1 系统的输送速度
• 1.4.2 系统的压力损失
• 1.5 课题的研究背景及意义
• 1.5.1 课题研究的理论背景
• 1.5.2 气力输送技术在粉体输送中存在的问题
• 1.5.3 本文研究的意义
• 第二章 理论基础和开发环境
• 2.1 空气的状态变化
• 2.2 输送空气的能量方程
• 2.3 物料的运动参数
• 2.3.1 悬浮速度
• 2.3.2 阻力系数
• 2.3.3 颗粒的粒径
• 2.3.4 部分物料的主要物理特性
• 2.4 系统设计的工艺参量
• 2.4.1 料气输送比
• 2.4.2 管内气流速度
• 2.4.3 输送管径
• 2.5 气力输送系统设计计算的基本步骤
• 2.6 气力输送设备开发环境的介绍
• 2.6.1 Pro/Engineer介绍
• 2.6.2 ANSYA 10.0介绍
• 第三章 气力输送装备结构设计
• 3.1 M型F-K螺旋泵（FULLER）
• 3.2 DB仓式气力输送泵
• 3.2.1 仓泵的特征
• 3.2.2 仓泵的组成
• 3.2.3 仓泵本体
• 3.2.4 进料阀
• 3.2.5 出料阀
• 3.2.6 管路
• 3.2.7 仓泵的工作流程
• 3.3 系统配套设备
• 3.3.1 SK粉体两路换向阀
• 3.3.2 旋转定量给料机
• 3.3.3 双闸板阀
• 第四章 SK粉体两路阀阀体的结构优化设计
• 4.1 SK粉体两路阀简介
• 4.2 两路阀的设计过程
• 4.2.1 两路阀的建模
• 4.2.2 两路阀的虚拟装配与运动仿真
• 4.3 SK两路阀的有限元分析
• 4.3.1 有限元模型的建立
• 4.3.2 有限元网格划分
• 4.3.3 载荷与边界条件
• 4.3.4 计算求解
• 4.3.5 结果分析与结构优化
• 4.4 结论
• 第五章 气力输送管道的CFD模拟分析
• 5.1 FLOTRAN CFD分析的概念与基本步骤
• 5.2 ANSYS分析对象的选择
• 5.3 气固两相流体力学的简化
• 5.4 ANSYS的分析过程和结果
• 5.4.1 建立模型
• 5.4.2 单元类型与网格划分
• 5.4.3 边界条件及组分特性
• 5.4.4 处理分析结果
• 5.5 小结
• 第六章 总结
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文