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碟式分离机的研究与优化设计

杨志儒  
【摘要】: 发展滴灌、喷灌等节水灌溉技术是世界第二次绿色革命的中心。为了在沿黄灌区推广滴灌技术,就需要解决黄河水的高泥沙问题。经过对各种固液分离设备的分析比较,设计开发了一种专门用于分离黄河水泥沙的碟式分离机。本文在这种碟式分离机的结构和工艺参数的优化设计方面做了些探索工作。 首先,对离心分离原理和薄层分离理论进行了阐述,分析了碟式分离机内的离心分离过程及固相颗粒在离心力场中的受力情况。通过对滴灌用水的要求和黄河水的组成成分及特性的分析,确定出碟式分离机的设计目标。 其次,生产能力是衡量分离效率的主要指标之一。通过理论分析可知,转鼓转速、碟片母线锥角、碟片间隙、喷嘴内径和喷嘴数量等五个因素对生产能力影响显著,认为它们是影响碟式分离机分离效率的主要因素。将各种分离指标的加权综合作为目标函数,称为分离效率。在优化过程中,以影响分离效率的各种因素作为可变参数,通过寻求可变参数的最优匹配以使目标函数取得最大值。并根据上述原则制定出碟式分离机的参数优化流程。 再次,基于薄层分离理论,对碟式分离机的主要结构参数进行了设计计算,得出了碟式分离机可变参数的变化范围。 最后,应用FLUENT软件,搭建了碟式分离机的CFD仿真平台。通过仿真试验验证,各项参数设置合理、仿真模型正确。为了获取设备的最优工况,进行了五因素五水平正交试验。然后,用C语言编程对试验数据进行方差分析,通过极差的大小来评价各因素对影响因素的程度,接着利用试算法得出了各个影响因素的影响系数。在最优工况下,验证了各因素对分离效率的影响,并且分析了各因素对试验结果的影响机理。 本文的研究工作为试验样机的改进提供了理论依据与优化方向,同时对同类其他产品的研发也具有借鉴意义。


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