新型沉淀SiO2消光剂粉碎加工设备的应用研究

论文摘要

沉淀SiO2是一种耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性的白色粉状物体,它在化工、医药、造纸、食品等行业上有着及其广泛的用途。大孔容微粉化的沉淀SiO2被广泛用来作为油漆、涂料的消光剂。为了使沉淀SiO2达到消光的效果,需要控制其平均粒径及其粒度分布范围。控制沉淀SiO2消光剂的粒径大小,主要由粉碎加工工艺决定。因此,粉碎加工技术在沉淀SiO2消光剂的生产中扮演着非常重要的角色。传统的气流粉碎设备虽然可以满足粉碎沉淀SiO2消光剂的粒度要求,但存在能耗高、需要大量的辅助设备、粉尘污染大、使用维护比较复杂等问题。本课题以振动磨为基础,研究开发一种节能、高效、环保的新型粉碎沉淀SiO2消光剂的粉碎设备,我们称之为“准静态微粉磨”。本课题主要研究内容包括以下几个方面:（1）对“准静态微粉磨”的主机工作原理与设计理论进行研究。全面研究分析主机的筒体结构参数、振动频率、振幅、介质级配及填充率、弹簧、偏心激振器等主要构件参数对沉淀SiO2消光剂粉碎效果的影响,提出“准静态微粉磨”主机的优化设计方案;（2）设计一种新型的分散分级器。研究分析分散分级器内转子叶片结构及分级分散器腔体结构参数对分散及分级效果的影响,并对分散分级器内部的气流流场进行计算流体力学分析,应用CFD软件FLUENT对分散分级器内部的速度变化、压力变化、气流运动规律进行数值模拟分析并和实验数据进行比较,最终确定结构的优化设计方案;（3）实验研究工作。搭建完善的实验工作平台,按照理论研究提出的设计方案及结构参数,进行了大量的沉淀SiO2消光剂的粉碎实验研究工作,使得理论分析与实验研究得到了有机的结合,为“准静态微粉磨”的优化设计提供完善的依据。本课题的研究遵循“实验—理论—实验”的研究路线,在大量的理论分析与实验研究工作的基础之上,拿出了一套小型“准静态微粉磨”的具体设计方案,并通过实验验证该方案的能够达到粉碎沉淀SiO2消光剂的预期目标,为今后工业化大型设备的开发奠定坚实的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题主要的研究内容
• 1.4 课题的创新点
• 1.5 本章小结
• 第二章 准静态微粉磨的基本结构及理论研究
• 2.1 主机的基本结构及工作原理
• 2.2 主机结构参数理论基础
• 2.2.1 主机的振动强度
• 2.2.2 介质的填充率
• 2.2.3 介质的规格配比及材质
• 2.2.4 产品细度与研磨时间
• 2.2.5 被磨物料的填充量
• 2.2.6 振动加速度
• 2.3 主机介质动力学分析
• 2.3.1 主机整体及筒体动力学分析
• 2.3.2 单个球形介质在筒壁上的初始运动状态分析
• 2.3.3 瞬时单个球形介质在筒壁上的运动分析
• 2.4 结论
• 2.5 分散分级器的理论与设计
• 2.5.1 分级机的结构与工作原理
• 2.5.2 分散分级器的结构与工作原理
• 2.6 分散分级器计算流体动力学仿真建模
• 2.6.1 计算流体力学仿真软件（CFD）简介
• 2.6.2 控制方程
• 2.6.3 数值计算方法
• 2.6.4 FLUENT 软件简介
• 2.6.5 应用GAMBIT 软件进行分散分级器模型的建立
• 2.7 本章小结
• 第三章 方案设计及研究分析
• 3.1 主机的方案设计
• 3.1.1 偏心激振器结构与主机频率、振幅调节
• 3.1.2 弹簧结构及校核计算
• 3.1.3 筒体长径比的选择与内部结构设计
• 3.1.3 研磨介质的选择与级配、填充率的计算
• 3.1.4 主机方案设计小结
• 3.2 分散分级器的方案设计
• 3.2.1 分散分级器转子叶片的设计
• 3.2.2 分散分级器腔体结构的设计
• 3.2.3 分散分级器的设计小结
• 3.3 分散分级器计算流体力学仿真分析
• 3.3.1 应用FLUENT 软件进行分散分级器模型的分析
• 3.3.2 分散分级器八叶片转子的参数分析结果
• 3.3.3 分散分级器六叶片转子的参数分析结果
• 3.3.4 分散分级器参数分析结果小结
• 3.4 本章小结
• 第四章 实验
• 4.1 实验平台介绍
• 4.1.1 主机
• 4.1.2 分散分级器
• 4.2 实验项目及数据
• 4.2.1 主机实验及数据
• 4.2.2 “准静态微粉磨”成套设备实验及数据
• 4.3 实验结果总结
• 第五章 研究结论及展望
• 5.1 研究结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文