top1250平板上悬式刮刀卸料离心机进料管的优化设计(附件)【字数：11891】
摘 要摘 要本文运用ANSYS Workbench软件对上悬式离心机进料管中的悬浮液进行流场模拟，分析出原进料管设计方面的缺陷。结果发现悬浮液在原进料管中的流动会出现涡流和二次环流等能量耗损的情况，并且悬浮液中的固体颗粒在转鼓壁面处过于集中，即使在离心力场的作用下也会使最终的滤饼厚度不均，影响离心机的生产能力和产生振动等安全隐患。因此本文针对原型号进料管的缺陷在不改变原空间位置和整体尺寸的技术上，进行新的结构设计，并且运用FLUENT流体分析软件进行流场模拟，通过CFD软件进行分析对比，结果发现，所设计的三种新型进料管的能量耗损要明显小于原型号进料管，最重要的是悬浮液中的固体颗粒在转鼓内壁处分布较广，使得最终滤饼厚度相对均匀，这样一方面保护了离心机的生产安全，另一方面提高了离心机的生产能力。但是对这三种设计方案在进行选择时会因为经济上的差异出现优劣之分，因此在进行甄选时，要根据实际生产状况和生产预算来进行选择。关键词离心机；进料管；流体分析软件；悬浮液；流场
目录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的目的与意义 1
1.2国内外研究现状 3
1.3本文研究的目的和内容 3
第二章 离心机进料管的流体力学分析 5
2.1工程流体力学简介 5
2.1.1流体的压缩性和膨胀性 5
2.1.2 流体的粘性 6
2.1.3拉格朗日法和欧拉法 7
2.2流体的运动微分方程 9
2.2.1连续性方程 9
2.2.2能量方程 9
2.2.3动量方程 10
2.3进料管内流动的能量损失 10
2.3.1沿程损失 10
2.3.2局部损失 11
2.4 进料阶段对离心机生产能力的影响 11
第三章 离心机进料管内悬浮液的流动模拟 13
3.1 ANSYS WORKBENCH软件介绍 13
3.2 DM软件建模 13
3.3 网格划分 14
3.4 FLUENT软件介绍及导入FLUENT 15
3.4.1多相流简介 15
3.4.2多相流模型 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
选择与简化 15
3.4.3相关参数的设置及求解 16
3.5 利用CFD软件进行结果显示 17
3.6本章小结 19
第四章 离心机进料管的优化分析 20
4.1进料管的优化设计方案 20
4.1.1方案一 20
4.1.2方案二 21
4.1.3方案三 22
4.2三种方案的比选 23
4.2.1三种方案的模拟结果 23
4.2.2最优方案比选 26
4.3本章小结 27
结 论 29
致 谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1课题研究的目的与意义
离心机是用来固液分离或液液分离的一种离心分离机器，通过电机带动转鼓转动形成离心力场，悬浮液或乳浊液在离心力场的作用下进行两相分离。悬浮液一般为液相中含有固相，乳浊液则是液相中含有液相。
实际工业生产中，各种形式的悬浮液都会遇到，而且在一般情况下，悬浮液内悬浮粒子的大小不一致。悬浮液的粘度随着固体物质增加而增加，当固体浓度达到一定时，悬浮液将失去流动性，而实际上已不再是一种液体[1]。除粘度外，其密度变化和其粘度相同。对于悬浮液的分离，有两种方法：沉降和过滤。沉降包括重力沉降和离心沉降，重力沉降即在重力场的作用下，固相和液相因密度不同而发生分层的现象。离心沉降是由于转鼓高速旋转使得固相和液相相互分离的现象。而过滤是让悬浮液经过纱布或滤网等多孔材料，固体颗粒体积大不能通过微孔被截留在里面形成滤饼，液体分子的体积很小，顺利通过微孔形成滤液。滤饼的厚度由几十到一百毫米左右，针对不同的离心机型号不同，其滤饼的厚度也不同。
离心机可分为两大类：间歇式离心机和自动连续式离心机[2]。间歇式离心机又包括：三足式离心机和上悬式离心机。自动连续式离心机包括：卧式卸料离心机、螺旋卸料过滤离心机、离心卸料离心机和高速离心机。其中上悬式离心机因其结构简单、运转平稳、卸料方便被广泛应用于食品、医药、化工等领域[3]。上悬式离心机的操作方式为间歇式，各道工序的变换，过去主要靠人工控制，目前已逐步采用机械、电气、气动等元件实现半自动或全自动操作[4]。在传统方面也在不断改进，如主电机逐步采用二速或四速的交流电机以及直流电机来代替单速交流电机，以达到调速、节能等目的。
上悬式刮刀自动卸料离心机属于间歇式离心机，它的特点是操作周期短，生产能力大，但固体颗粒磨损严重，刮刀磨损快，机器振动较大。
TOP1250型上悬式平板刮刀下卸料离心机是在传统上悬式离心机基础之上，根据实际生产的需要而设计出来的新型离心机。此款离心机使用先进电控液控技术，其优点如下：
1.采用平板式结构，底部安装四个液态阻尼减震装置，运行更加平稳；
2.使用安全保护装置，对其转速、电机功率、刮刀等部位进行监测，如果运转异常,立刻停止生产；
3.采用气动控制系统，安全卫生，保护生产；
4.安装新型料位检测装置，防止误操作；
5.使用PLC控制，可实现自动化操作；
6.本机转鼓容量提升，生产量大，生产效率高。
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(a)离心机主视图 (b)离心机俯视图
图11 Top1250平板上悬式离心机装配图
TOP1250型平板上悬式刮刀下卸料离心机的结构如图11所示。分离过程：悬浮液经进料管7进入离心机，从进料管出来后喷射到转鼓12内壁上，滤液在离心力的作用下通过筛网，沿着壁面下滑汇集于离心机底部由出水管5排出，而固体颗粒停留在筛网表面形成一层层的滤饼，离心机运行一段时间后，滤饼厚度达到一定厚度，触发料位计9的行程开关，料位计发出信号使进料系统停止进料，然后打开洗涤管6，用清水对滤饼进行洗涤，洗涤完成后刮刀4执行卸料动作，刮刀从顶部沿着滤饼内壁一层层向下刮除滤饼，这期间离心机一直在运行，被刮刀刮除的固体颗粒在重力的作用下经出料斗18离开离心机。
目录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的目的与意义 1
1.2国内外研究现状 3
1.3本文研究的目的和内容 3
第二章 离心机进料管的流体力学分析 5
2.1工程流体力学简介 5
2.1.1流体的压缩性和膨胀性 5
2.1.2 流体的粘性 6
2.1.3拉格朗日法和欧拉法 7
2.2流体的运动微分方程 9
2.2.1连续性方程 9
2.2.2能量方程 9
2.2.3动量方程 10
2.3进料管内流动的能量损失 10
2.3.1沿程损失 10
2.3.2局部损失 11
2.4 进料阶段对离心机生产能力的影响 11
第三章 离心机进料管内悬浮液的流动模拟 13
3.1 ANSYS WORKBENCH软件介绍 13
3.2 DM软件建模 13
3.3 网格划分 14
3.4 FLUENT软件介绍及导入FLUENT 15
3.4.1多相流简介 15
3.4.2多相流模型 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
选择与简化 15
3.4.3相关参数的设置及求解 16
3.5 利用CFD软件进行结果显示 17
3.6本章小结 19
第四章 离心机进料管的优化分析 20
4.1进料管的优化设计方案 20
4.1.1方案一 20
4.1.2方案二 21
4.1.3方案三 22
4.2三种方案的比选 23
4.2.1三种方案的模拟结果 23
4.2.2最优方案比选 26
4.3本章小结 27
结 论 29
致 谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1课题研究的目的与意义
离心机是用来固液分离或液液分离的一种离心分离机器，通过电机带动转鼓转动形成离心力场，悬浮液或乳浊液在离心力场的作用下进行两相分离。悬浮液一般为液相中含有固相，乳浊液则是液相中含有液相。
实际工业生产中，各种形式的悬浮液都会遇到，而且在一般情况下，悬浮液内悬浮粒子的大小不一致。悬浮液的粘度随着固体物质增加而增加，当固体浓度达到一定时，悬浮液将失去流动性，而实际上已不再是一种液体[1]。除粘度外，其密度变化和其粘度相同。对于悬浮液的分离，有两种方法：沉降和过滤。沉降包括重力沉降和离心沉降，重力沉降即在重力场的作用下，固相和液相因密度不同而发生分层的现象。离心沉降是由于转鼓高速旋转使得固相和液相相互分离的现象。而过滤是让悬浮液经过纱布或滤网等多孔材料，固体颗粒体积大不能通过微孔被截留在里面形成滤饼，液体分子的体积很小，顺利通过微孔形成滤液。滤饼的厚度由几十到一百毫米左右，针对不同的离心机型号不同，其滤饼的厚度也不同。
离心机可分为两大类：间歇式离心机和自动连续式离心机[2]。间歇式离心机又包括：三足式离心机和上悬式离心机。自动连续式离心机包括：卧式卸料离心机、螺旋卸料过滤离心机、离心卸料离心机和高速离心机。其中上悬式离心机因其结构简单、运转平稳、卸料方便被广泛应用于食品、医药、化工等领域[3]。上悬式离心机的操作方式为间歇式，各道工序的变换，过去主要靠人工控制，目前已逐步采用机械、电气、气动等元件实现半自动或全自动操作[4]。在传统方面也在不断改进，如主电机逐步采用二速或四速的交流电机以及直流电机来代替单速交流电机，以达到调速、节能等目的。
上悬式刮刀自动卸料离心机属于间歇式离心机，它的特点是操作周期短，生产能力大，但固体颗粒磨损严重，刮刀磨损快，机器振动较大。
TOP1250型上悬式平板刮刀下卸料离心机是在传统上悬式离心机基础之上，根据实际生产的需要而设计出来的新型离心机。此款离心机使用先进电控液控技术，其优点如下：
1.采用平板式结构，底部安装四个液态阻尼减震装置，运行更加平稳；
2.使用安全保护装置，对其转速、电机功率、刮刀等部位进行监测，如果运转异常,立刻停止生产；
3.采用气动控制系统，安全卫生，保护生产；
4.安装新型料位检测装置，防止误操作；
5.使用PLC控制，可实现自动化操作；
6.本机转鼓容量提升，生产量大，生产效率高。
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(a)离心机主视图 (b)离心机俯视图
图11 Top1250平板上悬式离心机装配图
TOP1250型平板上悬式刮刀下卸料离心机的结构如图11所示。分离过程：悬浮液经进料管7进入离心机，从进料管出来后喷射到转鼓12内壁上，滤液在离心力的作用下通过筛网，沿着壁面下滑汇集于离心机底部由出水管5排出，而固体颗粒停留在筛网表面形成一层层的滤饼，离心机运行一段时间后，滤饼厚度达到一定厚度，触发料位计9的行程开关，料位计发出信号使进料系统停止进料，然后打开洗涤管6，用清水对滤饼进行洗涤，洗涤完成后刮刀4执行卸料动作，刮刀从顶部沿着滤饼内壁一层层向下刮除滤饼，这期间离心机一直在运行，被刮刀刮除的固体颗粒在重力的作用下经出料斗18离开离心机。
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