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叠螺机固液分离特性研究

李天泽  
【摘要】:井下水仓是矿井水处理系统的主要组成部分,是矿井安全生产的重要保证。目前对于水仓煤泥清理大多采用就地脱水处理,脱水后的煤泥用矿车运走,脱出来的水用水泵排除地面。相对于其他的固液分离设备,叠螺式污泥脱水机(简称叠螺机)具有不易堵塞,能耗低,体积小,自动化程度高等特点,适用于井下水仓煤泥的脱水处理,同时叠螺机也可适用于处理生活污水、食品加工等多个领域。近年来国内外学者针对叠螺机做了很多研究工作,但对静环的受力变形对叠螺机固液分离效果影响的问题、螺旋轴螺距的变化对固液分离效果的影响、当叠螺机在工作时转速会出现变化,而转速的变化也会引起螺旋轴的振动,由此会对螺旋机的固液分离特性产生一定影响,而上述问题也是研究人员的研究重点。由此可知,针对上述问题的研究对叠螺机理论的完善具有重要意义。叠螺机在工作时,动静环间会出现往复运动,这也对过滤网的清理十分有利。叠螺机在运行的过程中由于静环受力可能会引起静环变形的问题,由此也会影响到静环的后期维护。因此本文针对静环的不同受力状况开展分析和研究,通过实践发现静环在不同受力情况下会出现不同的形变问题,并对静环出现的形变问题提出有效解决方法。并把已改善的静环与传统的静环进行比对,试验结果说明,已改善的静环不仅能够满足叠螺机的工作要求,其重量和传统静环相比有明显的减少,因此能有效的减少安装和维护的工作难度。为了探讨不同螺距影响下叠螺机的固液分离特性,采用颗粒相、液相两相流体模型对螺旋轴螺距在78mm、135mm、190 mm3种螺距下的流场进行数值模拟,对比分析了多种螺距下叠螺机固液分离的效果,其中包括:颗粒的速度分布、多孔介质内外压差分布等情况下叠螺机的固液分离情况。研究的结果说明:数值模拟结果能够较为准确地推测叠螺机螺旋挤压脱水装置的内部流动特性。135mm螺距下叠螺机螺旋挤压脱水装置相对于190mm螺距工作效率最大提高了7.9%,78mm螺距下出渣口颗粒体积分数下降3.2%;通过上述数据本文计算出了最优螺距,其具体数值为135毫米。此时叠螺机的转速为50r/min,出渣口的压力计算出的具体数值为5000Pa。本文的研究可为叠螺机螺旋挤压脱水装置的设计提供参考。本文选择叠螺机为研究对象,对叠螺机工作时的螺旋轴运行状况进行分析和研究,并对其开展振动试验。本文研究了螺旋轴在不同强度、不同转速情况下的变形状况。此外,本文在静态的条件下,对螺旋轴的实际运作状况进行模态计算和分析。试验的结果说明:叠螺机的螺旋轴在工作时,由于固有频率和减速器啮合频率并不接近,因此不会出现共振的现象。由此也证明本文对螺旋轴的改进具有合理性。


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