曾方俊[1]2007年在《螺旋卸料过滤离心机的理论研究与仿真分析》文中认为离心机广泛用于化工、食品、制药及采矿等工业部门，它是各个领域广泛应用的、理想的固液分离设备之一。离心机的结构、品种及其应用等方面发展迅速，但理论研究落后于实践却是个长期存在的问题。近年来虽然螺旋卸料过滤离心机开始得到应用，但该机在国内使用尚不广泛，对物料的适应性经验不足，可借鉴的工业实例较少。而且目前人们对这种离心机的理论研究还很不够，不能为工业实践提供具体的理论指导。本文对现有的离心分离理论进行了分析研究，推算出了符合螺旋卸料过滤离心机固液分离理论的相关公式，这些公式是后续设计与分析的理论基础。对离心机中产生差速运动功能的差速器进行了系统的理论分析与设计，利用叁维设计分析软件Pro／E对差速器的重要工作部件——齿轮进行了参数化设计，并用Pro／E MECHANISM模块对此差速器进行运动仿真分析，从而检验差速器设计的合理性与正确性，为差速器提供了一个参数化设计与仿真分析方法。用有限元分析软件ANSYS对离心机中的重要工作部件——转鼓与螺旋输送器进行了仿真分析，分析其在不同的工作情况下的应力强度与刚度情况，检验其是否满足工作要求。对螺旋输送器进行了模态分析，计算其固有频率与振型，校核输送器的临界转速。经过仿真计算，螺旋输送器的工作频率远小于谐振频率，是安全的。本文还通过调整转鼓、螺旋输送器的重要工作参数和几何结构参数(如工作转速、转鼓壁厚、螺旋叶片厚度)，研究了各个参数的变化对转鼓、螺旋输送器的强度和变形的影响，为结构优化设计奠定了基础，并制定了相关设计准则。
董俊华[2]2004年在《卧式螺旋离心机的转鼓与螺旋输送器的有限元分析》文中指出转鼓和螺旋输送器都是卧螺离心机的主要部件,它们的结构、形状和参数不仅关系到离心机的生产能力和工艺效果,而且在很大程度上决定了卧螺离心机的使用寿命。本论文应用ANSYS有限元分析软件对大型卧螺离心机的转鼓和螺旋输送器进行了应力场和位移场的计算与分析,并调整它们的各项参数来研究参数的变化对它们的强度和变形的影响。转鼓的最大应力位于靠近大端鼓底的柱形筒体的内壁上,并且转鼓的最大应力强度和最大径向位移均与转速的二次方成比例;物料离心液压引起的最大应力和最大径向位移都随着转鼓壁厚的减小而增大。锥段小端叶片接近根部处的推料面、直段末端叶片根部的推料面是螺旋输送器最大应力出现的位置;跨越柱锥内筒的过渡段螺旋叶片的径向边缘推料面是螺旋输送器径向位移最大的位置。螺旋输送器的模态分析的结果表明螺旋输送器在第一阶固有频率下是发生横向振动,柱锥内筒连接处变形较大。螺旋输送器的最大应力强度和最大径向位移均与转速近似地成二次方关系;减小叶片壁厚,沉渣对螺旋叶片作用的正压力所引起的叶片的最大轴向位移增长较快;正常工况下,螺旋输送器的最大应力强
黄志新[3]2007年在《卧螺离心机螺旋输送器结构、强度及其转鼓内的流场研究》文中研究表明卧螺离心机是一种广泛应用的高效离心分离设备,它具有连续操作、处理量大、单位产量耗电量较少、适应性强等特点。然而,卧螺离心机的理论研究和强度设计并不成熟,工程上使用的卧螺离心机往往出现输送器叶片断裂、分离效果下降、使用寿命降低等问题。此外,卧螺离心机的内部流体流动状态也不是十分清楚。因此,对螺旋输送器结构、强度及卧螺离心机内部流场的研究有着重要的工业应用价值和理论研究意义。本论文首先对离心机中沉渣进行了力学分析,得到了螺旋输送器的摩擦力和正压力的计算公式;通过参数分析和正交设计发现:在离心力作用下螺旋叶片倾角、螺旋叶片壁厚和高度、螺旋内筒半径和壁厚是影响螺旋输送器应力强度的主要因素;而在正压力和摩擦力作用下螺旋叶片壁厚和高度、螺旋内筒半径、螺旋角和叶片倾角是影响螺旋输送器应力强度的主要因素。对比计算表明,在操作工况下圆锥形螺旋输送器的叶片应力强度随着螺旋叶片的外径变化而变化,其数值与等外径的圆柱形螺旋输送器叶片应力强度相当;因此,通过拟合圆柱形螺旋叶片强度公式,最终得到了可适用于不同型式螺旋叶片的通用强度计算关联式,这些关联式具有较好的精度,对螺旋输送器的工程设计和应用具有一定的帮助。其次,为了方便卧螺离心机的工程设计,本论文采用可视化编程语言VB对有限元软件ANSYS进行了二次开发,开发出了卧螺离心机强度设计软件系统。该系统提供了传统计算法和有限元计算法两个模块选择,使转鼓和螺旋输送器的强度设计有了一个快捷有效的方法。第叁,为了考察卧螺离心机转鼓内部的流体流动行为,本论文设计了专用的沉降离心机流体动力学实验台,进行了卧螺离心机转鼓内流体周向速度的实验研究。结果表明:当流量增大的时候,卧螺离心机转鼓内自由液面层的周向速度滞后系数变小;在保持螺旋转速不变的情况下,自由液面层的周向速度滞后系数随转鼓转速的增加而减小。同时应用CFD对沉降离心机转鼓内流体进行了数值模拟,考察了不同的结构参数和操作参数对沉降离心机转鼓内流体周向滞后系数的影响,并拟合出了考虑转鼓转速、液层厚度和流量影响的轴向速度关联式。还在考虑螺旋影响的情况下进行了沉降离心机圆形转鼓内速度场的数值模拟,并将其流体周向速度的计算结果与实验结果进行比较,分析了影响周向速度的各种因素,拟合出了自由液面层的周向速度滞后系数计算公式。另外,本论文提出了一种带有入口加速叶片的螺旋输送器,可以有效地加速入口处料液的周向速度,使料液获得与分离液池内环相近的周向速度,减少了对离心沉降液池的扰动,提高了分离效率。最后,进行了多种工况下压力离心机的给料端转子头的有限元分析,结果表明:在给料端转子头设计中要充分考虑压力离心机正常工作时离心力产生的应力和两端轴承反力引起的变形。
孟宇[4]2008年在《LW170型卧式螺旋沉降离心机转鼓的可视化设计及其振动分析》文中提出卧式螺旋沉降离心机是工业生产中经常用到的分离机械，转鼓是它的核心部件之一，合理设计转鼓不仅能保证卧式螺旋沉降离心机正常、安全地运行，而且有理想的技术经济指标，对其进行结构静力学分析和模态分析具有重要的工程实际意义。本论文应用叁维设计软件PRO/E对LW170卧螺离心机进行可视化设计，在原来基础上改变LW170卧螺离心机的转鼓结构参数，并对转鼓和螺旋输送器进行机构运动仿真；应用有限元分析软件ANSYS对改进后的转鼓进行动态分析，包括结构静力学分析、模态分析和结构参数分析。转鼓在工作过程中，受到自身质量引起的离心力(Fw)和物料的离心液压(Pc)的作用，论文通过结构静力学分析求得了转鼓在各种载荷工况下的应力和位移分布情况，可以判断转鼓是否具有足够的强度和较小的径向变形。结果表明：在各种载荷工况下，转鼓的强度和变形均满足要求。论文应用Lanczos法对转鼓进行了模态分析，得到了转鼓的前五阶固有频率和一阶振型，结果表明：转鼓在正常的转速范围内不会发生共振现象。论文通过调节转鼓的转速、半锥角、自由液面半径等几何结构参数，研究了各参数的变化对转鼓的强度和变形的影响，为今后的结构优化设计奠定了基础。
王宇涵[5]2010年在《卧螺离心机螺旋输送器的强度和振动分析》文中认为卧螺离心机是一种广泛应用的高效离心分离设备,它具有连续操作、处理量大、单位产量耗电量较少、适应性强等特点。螺旋输送器是卧螺离心机的主要部件,它的结构和参数不仅关系到离心机的生产能力和工艺效果,而且在很大程度上决定了卧螺离心机的使用寿命。论文计算了离心机的生产能力,根据质量守恒进行了处理量估算,对离心机中沉渣进行了力学分析。论文应用ANSYS有限元分析软件,使用其自有的参数化编程语言APDL,建立了卧螺离心机螺旋输送器的叁维有限元分析模型,考察了单元划分的影响。论文重点对正常工作状态下的螺旋输送器进行了应力场和位移场的计算与分析。论文探索了螺旋输送器上开孔对其强度的影响。结果显示,虽然开长形孔使输送器上应力增加,但在保证进料量和物料不堵塞的情况下,可以开设周向狭长进料孔。增加螺旋输送器内筒壁厚在一定范围内能够降低其应力,但壁厚超过一定值后,增加壁厚应力强度值反而增大。论文参照压力容器的分析设计法对螺旋输送器进行了强度校核,结果表明在正常工况下,螺旋输送器的强度满足要求。论文对螺旋输送器进行了模态分析,结果表明螺旋输送器在正常的转速范围内不会发生共振。论文计算了不同轴承刚度、不同轴承位置以及不同内筒壁厚下的输送器固有频率,供离心机的设计和结构优化时参考。
顾威[6]2002年在《卧式螺旋卸料沉降离心机的螺旋强度和振动分析》文中认为螺旋输送器是卧螺离心机的主要部件，其结构、材料和参数不仅关系到离心机的生产能力和分离效果，而且还决定了卧螺离心机的使用寿命。对其进行强度、变形和振动分析，具有重要的工程实际意义。 本论文应用有限元分析软件ANSYS，采用Solid45单元，建立了螺旋输送器的参数化叁维有限元模型，并对其进行了结构静力学分析、模态分析和结构参数分析。 螺旋输送器在工作过程中受物料反力(正压力、摩擦力)和离心力作用。论文通过结构静力学分析求得了螺旋输送器在各种载荷工况下的应力场和位移场，并参照压力容器的分析设计法校核了螺旋输送器的应力强度，考察了螺旋叶片的径向位移。结果表明：在各种载荷工况下，螺旋输送器的强度和变形均满足要求。 论文应用Lanczos法对螺旋输送器进行了模态分析，得到了螺旋输送器的前五阶固有频率和振型，结果表明：螺旋输送器在正常的转速范围内不会发生共振现象。 论文还通过调整螺旋输送器的叶片壁厚、半锥角、导程和焊角高等几何结构参数，研究了各参数的变化对螺旋输送器强度和变形的影响，为结构优化设计奠定了基础。
李鹏宇[7]2014年在《钻井液用LW800型离心机优化设计》文中研究指明随着钻井工艺和钻井技术的迅速发展,钻井工程对钻井液的性能提出了越来越高的要求,固相控制设备性能的好坏直接影响到钻井液的净化效果,离心机作为最后一级固控设备,是清除钻井液中有害固相、回收有用固相的主要分离设备。本文对钻井液用离心机现状分析的基础上,针对目前钻井液离心机处理量偏小,不能满足固控系统全排量处理要求,进行了新型LW800型钻井液离心机的研究。首先采用功能分析和模糊评判对LW800型离心机的传动系统进行了评价研究；其次在对螺旋沉降离心机基本理论分析的基础上,确定了LW800型离心机的几何结构参数和工作参数；并根据设计要求,建立了LW800型离心机多目标优化设计数学模型,设计了优化求解程序,对其主要几何结构参数进行了优化；最后对其转鼓进行有限元分析。该研究对现有钻井液离心机的结构改进和新产品的开发具有一定的实际意义。本论文的研究工作主要体现在以下几个方面：(1)通过广泛查阅国内外文献,深入了解了钻井液离心机的发展水平和方向,现场使用存在的问题；(2)在对钻井液离心机功能分析的基础上,采用多级模糊综合评判法对LW800型离心机的传动系统作了综合评价；(3)在对钻井液离心机基本理论分析的基础上,对LW800型离心机的强度、刚度、振动稳定性、生产能力、功率消耗等进行了设计计算,并编写了常规分析计算程序；(4)根据钻井液对离心机的基本要求,建立了钻井液用LW800型离心机优化设计的数学模型,采用非线性混合离散变量组合型算法和多目标优化设计方法对其主要结构参数进行了优化设计；(5)运用有限元分析法,对LW800型离心机的转鼓进行了有限元分析。
宋宇峰[8]2017年在《卧式螺旋卸料沉降离心机结构强度与内流场有限元数值分析》文中进行了进一步梳理人造纤维工业与生活息息相关,如造纸、医药、纺织、印刷等均有应用。在其生产工艺中会产生非常多的含各种杂质的废水,如果不经过处理直接排放会对环境造成极大的污染,所以一般废水经过一些物理和化学处理方法后,会最终形成含水率约为97%的污泥,污泥通过离心机进行分离,得到低于80%含水率的污泥,然后再经过一些后处理。离心机在整个污水处理的过程中是非常重要的,为更好的研究运行过程中离心机的主要部件强度、变形以及内部流体的特征,本文通过有限元法对转鼓和螺旋输送器进行静力学分析,对内部流体特征采用流体力学的方法分析。具体工作如下:1、通过静力学的方法对卧螺离心机转鼓和螺旋输送器的叁维有限元模型进行分析。结合压力容器的设计方法理论基础校核了转鼓在离心力和离心液压的共同作用下的应力强度,考察了轴、径向位移情况。对螺旋输送器在空载和工况下的螺旋叶片的应力强度和位移情况进行了数值模拟并对比分析。通过模拟的数据结果发现:在正常的工况条件下,离心机的转鼓以及螺旋输送器的第叁应力强度和轴向及径向变形均满足实际生产需要,转鼓的最大应力强度值的位置是在圆筒柱段的内壁上靠近端面的一段,螺旋输送器最大应力强度值的位置是在其柱段大端螺旋叶片的根部。2、通过建立卧螺离心机内流体的有限元模型,采用RNGk-ε湍流模型,通过流体分析模块CFX对流场的速度、压力和湍流动能分布情况进行了分析,并探讨了这叁种特征与卧螺离心机分离性能之间的关系。通过瞬态分析研究了卧螺离心机对污泥的分离过程,并通过改变转速差和转鼓转速来研究这两种技术参数与排渣口得到的污泥含水率之间的数值关系。结果表明:对于在一定范围内,转速差存在一个最优值,而转鼓转速相对比转速差来说对实际分离效果的影响不是很大。
董辉[9]2017年在《卧螺离心机流场分析与固液分离性能研究》文中进行了进一步梳理近年来,随着低碳经济的不断发展,高碳能源为主的能源结构与绿色发展和生态安全等方面的矛盾日益突出,煤炭洗选作为煤炭高效利用技术受到广泛关注。卧螺离心机是利用离心沉降原理及螺旋推送方式实现对非等密度混合液固液分离的高效分离设备,在煤泥和精煤浮选的脱水环节具有很大优势,因此得到广泛应用。本文以LW800卧螺离心机为研究对象,以最佳固液分离性能为研究目标,运用数学模型推导、数值模拟仿真与试验验证结合的方式,对卧螺离心机转鼓内流道流体运动规律进行研究。本文主要通过以下几个方面对卧螺离心机进行研究:首先,通过对卧螺离心机的整机布局及离心分离机理分析,总结出卧螺离心机关键参数对其分离性能的影响。并基于∑理论对卧螺离心机生产能力进行计算。其次,研究了卧螺离心机流道内煤泥颗粒对螺旋输送器作用力,推导螺旋叶片受力计算方法,根据卧螺离心机叶片受力情况对螺旋输送器整体进行结构静力学分析,校核其强度、刚度。再次,基于流体力学基本方程,建立离心机分离场中液体流动数学模型。并对卧螺离心机螺旋流道简化建立叁维模型,运用流体动力学分析软件FLUENT对流道内流场进行数值模拟。通过模拟结果研究流道内速度场、压力场分布规律,并对分布规律与分离性能关系进行分析;最后,对不同转鼓半锥角条件下的流域建立模型并进行数值模拟,研究卧螺离心机不同半锥角下分离性能变化规律。结合锥段转鼓截面压力变化规律,最终总结出最优转鼓半锥角为7°。通过卧螺离心机在不同半锥角下的分离性能试验,得到试验数据和数值模拟结果近似。
张雷[10]2015年在《基于有限元的卧螺离心机转鼓、螺旋输送器的研究》文中指出卧螺离心机作为一种固液分离设备广泛应用于煤炭、化工、医药、食品等领域。卧螺离心机作为一种高效的细粒煤脱水设备，能够很好地应用于煤泥和浮选精煤的脱水。随着卧螺离心机的应用愈加广泛，对卧螺离心机关键零部件如转鼓、螺旋输送器结构的强度、变形和振动等问题的研究的需求就更加迫切。本文通过对离心分离理论的研究推导了卧螺离心机生产能力计算公式，通过对沉渣滑动动力学研究推导出螺旋输送器的受力情况，为后续的分析研究打下基础。在使用SolidWorks建立的叁维模型的基础上，应用有限元前处理软件HyperMesh对转鼓和螺旋输送器划分六面体网格并施加边界条件和载荷得到较高质量的有限元模型。再使用ANSYS软件对转鼓和螺旋输送器进行静力分析、模态分析和临界转速的计算。主要研究包括以下几个方面：（1）根据静力分析在不同工况下对转鼓和螺旋输送器进行强度校核，验证其强度刚度满足使用要求；（2）研究转鼓排渣口排渣口尺寸对应力集中系数的影响，得到应力集中系数与排渣口尺寸关系曲线；（3）研究螺旋输送器应力强度随转速和轴向力的变化关系；（4）在ANSYS中使用Block Lanczos法分别对转鼓和螺旋输送器进行模态分析，得到分别在有、无离心力场作用下的固有频率和振型；（5）根据转子动力学理论，计算在陀螺效应下螺旋输送器的临界转速，验证设备远离其临界转速，并且研究了支撑刚度对螺旋输送器转子系统临界转速的影响规律。
参考文献：
[1]. 螺旋卸料过滤离心机的理论研究与仿真分析[D]. 曾方俊. 武汉理工大学. 2007
[2]. 卧式螺旋离心机的转鼓与螺旋输送器的有限元分析[D]. 董俊华. 北京化工大学. 2004
[3]. 卧螺离心机螺旋输送器结构、强度及其转鼓内的流场研究[D]. 黄志新. 北京化工大学. 2007
[4]. LW170型卧式螺旋沉降离心机转鼓的可视化设计及其振动分析[D]. 孟宇. 大连工业大学. 2008
[5]. 卧螺离心机螺旋输送器的强度和振动分析[D]. 王宇涵. 北京化工大学. 2010
[6]. 卧式螺旋卸料沉降离心机的螺旋强度和振动分析[D]. 顾威. 北京化工大学. 2002
[7]. 钻井液用LW800型离心机优化设计[D]. 李鹏宇. 西南石油大学. 2014
[8]. 卧式螺旋卸料沉降离心机结构强度与内流场有限元数值分析[D]. 宋宇峰. 山东大学. 2017
[9]. 卧螺离心机流场分析与固液分离性能研究[D]. 董辉. 山东科技大学. 2017
[10]. 基于有限元的卧螺离心机转鼓、螺旋输送器的研究[D]. 张雷. 中北大学. 2015