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NJCY-40选粉机的数值模拟研究开题报告

 2020-04-15 05:04  

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

1.结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写

2000字左右的文献综述:

文 献 综 述

一、前言

众所周知,水泥行业是耗能大户。粉磨过程的电耗要占水泥总电耗的60%~70%,因此粉磨工艺的选择直接影响到水泥产业产量及成本。由于水泥颗粒分布对水泥强度有较大的影响,粉磨在水泥工业中有举足轻重的作用。作为传统工业,走实现可持续发展战略,提高质量、节能减排、提高效率是始终不变的主题。随着新型干法水泥生产技术的成熟和推广,水泥生产线的规模越来越大,对选粉机技术和粉磨工艺提出了更高的要求。因此必须进行深入的研究和总结,使选粉机技术和闭路粉磨工艺相结合,能满足新形势的要求,使大型选粉技术及装备得到进一步的发展。

二、 选粉机的发展

第一代:离心式选粉机 最早由英国人芒福特(Mumford/Mambord)和穆迪( Moody/Moadie)在1885年发明。它集选粉、循环风机、收集于一体。具有重量较轻、 维修方便等特性,在当时有较好的实际应用。

第二代:旋风式选粉机 1960年德国研制开发了洪堡#8212;维达格型,具有结构紧凑、 磨损小、 震动小、 选粉能力较大、效率较高等特性,但仍有较大的改进空间。

第三代:新型高效选粉机 它的要求不仅选粉机选粉粒度可调,还要能耗低和效率高。1979年,日本小野田公司开发了O-Sepa选粉机是其典型的代表。

三、新型高效选粉机

1979年,日本小野田公司研究并开发出了O-Sepa选粉机,其机理与第一代、第二代完全不同的,这标志着选粉机技术进入了第三代新型高效选粉机的发展阶段。第三代新型高效选粉机以其全新的分级机理和分级结构,实现了技术上的重大突破。第三代高效选粉机以其改善质量、增加产量、节约能源等显著的特点倍受关注。自问世以来,并很快在水泥工业得到广泛应用和推广。

进入上世纪八十年代,国际上出现了具有各自特点的新型高效选粉机。主要有德国Krupp Polysius公司的Sepol选粉机和KHD公司的SKS选粉机、丹麦F.L.S公司的SEPAX选粉机、美国Sturtvent公司的SD选粉机、德国O&K公司的CF(横流)型选粉机和Pfeiffer公司的QDK型选粉机等。九十年代,法国FCB公司开发了TSV系列高效选粉机,特别是以TSV为基础的TSV4型选粉机,它的问世是控制物料的粒径成为了可能。

近年来,为了满足与辊压机配套使用,组成更具节能辊压机半终粉磨、终粉磨系统,KHD公司又率先开发出了与辊压机配套使用的V型、VSK选粉机。

V型选粉机是一种完全静态的粗选选粉机,无任何活动部件,也无需任何动力。兼具粗分选、打散、烘干三项功能为一体。V型选粉机外壳体的形状像一个”V”,因此形象地称为V型选粉机。

VSK选粉机是以V型选粉机为基础开发出的一种动静态结合的选粉机,可以直接进行终产品分选。与一般高效选粉机相比,既兼具高效的特点,又有简单的分级结构。设备阻力低,可使风机节电;磨损小,维护方便。VSK选粉机虽然投入运行时间不长,但已显示出其在系统中节电的优势,相信未来将会有更加广泛的应用。

四、V型选粉机的工作原理

简而言之,V型选粉机的工作原理就是在高度落差条件下,料饼在下落过程中被撞击打散,通过利气流的作用使物料的方向和速度改变达到分选的目的。图 1 是V2500选粉机结构简图。辊压机料饼经工艺溜管由进料口进人选粉机本体的选粉区,料饼在两组倾斜布置的导流板之间下落的过程中,依次逐级在两侧导流板的端部来回碰撞.料饼由此得到充分的打散和解离,在整个选粉区的高度和宽度方向上形成一连续下落的均匀料幕。由进风管一侧引入的分选气体,则以一定的速度通过进风管侧的导流板而穿过该下落料幕,与料幕完全充分接触后. 通过出风管侧的导流板,将料幕中的半成品细粉选出并经出风管带出选粉机,进人旋风筒分离出半成品。未被分选出的粗组分物料经由选粉机下部的回料口返回辊压机再次分选。

五、V型选粉机的评价

1、结构

V型选粉机设备结构非常简单,上部两边分别有进风口和出风口,进料口设在进风口上部,粗粉出口位于”V”字底部。内部设置了两排固定的成梯状排列的相互成一定角度的打散分级板。细度的调节可通过改变风速来控制,V型选粉机的分级细度一般在1mm左右。

2、功能

相比其他高效选粉机,V型选粉机分选风量较低,压差小,因此其循环风机的功率也只需高效选粉机的45%左右;由于无运动部件,设备可做耐磨处理,所以有较长的使用寿命;由于物料有较长的下落过程,可冷却热物料;如果通入热风,就可以在机内对料饼进行打散、分离、选粉、烘干等过程。

3、与辊压机结合

V型选粉机可以与辊压机配套使用,既优化了系统的工艺,也简化了辊压机的操作。由于使用了V型选粉机,新喂料和选粉机的粗粉在进入辊压机前能够充分混合,从而可确保辊压机的平稳运行,同时还降低了能耗和维护费用。

六、数值模拟在选粉机中的应用

计算流体动力学可以看作是在流动基本方程控制下对流体的数值模拟。利用商用计算流体力学软件CFX,采用K-ε湍流物理模型,对选粉机中气固两相流状态进行数值模拟,可以得到物料颗粒在设备内运动情况。通过分析找出影响选粉机性能与结构之间的关系,对选粉机结构进行优化,改进滴流装置的形式,增强二次洗涤的效果。改变结构后可提高了分级区域流场均匀度,有利于提高分级设备的分级精度。

对于V型选粉机,在数值模拟的基础上通过改变处理风量、加料速度、分级板角度的方式来提高分级区域内流场的稳定性及均匀度。再经过实验验证,若数值结果与实验结果吻合比较好,说明此时是最优工况,满足工程实际需要。同时,对于检验选粉机的性能也有良好的应用。

数值模拟有较多的优点:数值模拟方法能较好的反应流场特性,验证了计算方法和数值模拟的正确性和合理性。分析气流流动特性,计算结果为设备的设计和完善选粉机的性能提供了理论上的指导。与试验方法相比,CFD不仅花费少、设计周期短,且能在较短时间内预测装置的性能。并通过改变各种参数,有利于提高该分级设备的分级效率与分级精度,达到最佳设计和操作效果。对反应器的设计、放大、优化和混合传质的基础研究都具有重大的意义。

七、选粉机研究方向

1、 探索改进分选机理,制备更加高效的选粉机。

2、 研究用于选粉机的新材料。

3、 选粉机节能化、大型化,并保证其分级性能。

4、 建立数学模型,充分发挥CFD在选粉机设计、检测中的应用。

参考文献

[1]郑 青,合肥水泥研究设计院,选粉机技术的发展和大型闭路粉磨系统的优化 2007.1

[2]李德祥,方莹,南京工业大学材料学院,数值计算的方法在选粉机结构改进中的应用,南京20009

[3]邹磊,高小涛,黄磊,基于CFX炉内空气动力厂的数值模拟研究

[4]李建功,许卫革,洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司 河南洛阳471039,V型选粉机的结构参数分析

[5]王 琛 朱治辉(大连水泥集团有限公司大连水泥厂,辽宁大连116091)V型选粉机打散格栅易磨损问题的分析及处理

[6]吴 涛,景国泉(中材国际南京水泥工业设计研究院,江苏南京 210029),V25OO选粉机的设计。

[7]邓兴桃 陈增元 黄四平(福建春驰集团新丰水泥有限公司,福建龙岩364011) V型选粉机堵料的分析及处理

[8]范景福 刘献玲(中国石化集团洛阳石油化工工程有限公司,河南省洛阳市471003);蔡文 中国石油大学(北京)装备实验室(北京市102249)CFX软件模拟气升式环流反应器的研究

[9]李坤山,武汉理工大学,湖北武汉430000;莫易敏济南大学机械学院,山东济南250022 选粉机的设计

[10]唐坤 李镇 方莹 南京工业大学材料学院 南京210009 基于CFX的新型打散分级机结构分析改进。机械设计与制造,2011。

[11]兰海(摘译)重庆建筑大学材料系 400045,通过V型选粉机与辊压机配套使用改进生料制备和水泥生产

[12]李海生 唐山冀东水泥三友有限公司,河北 唐山 063101 V型选粉机在挤压预破碎闭路系统中的应用

[13]陈云波 徐培涛 韩仲琦 天津水泥工业设计研究院,天津300400;马振爽 北京科技大学,背景 100083 粉磨方法和粉磨细度对水泥强度的影响。硅酸盐学报,2002。

[14]王仲春 曾荣 天津水泥工业设计研究院,天津 300400 料床粉末技术的进展

[15]马桂超 汤方平 扬州大学能源与动力学院江苏扬州225009;杨帆扬州大学水利科学与工程学院 江苏扬州225009;连松锦福建省机械科学研究院,福建福州350005 基于CFX的混流泵内流场数值模拟。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一 拟解决的关键问题

以v型选粉机的分级性能数值模拟为研究内容,重点研究学习v型选粉机的设计及选粉机内部纯流场和内部气固两相流的数值模拟,探讨不同工况下对选粉机内部纯流场和气固两相流变化的影响。

该研究对选粉机的工业化生产调试具有一定的指导意义。

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