CFD Simulation of the Flow Field Inside Screw Powder Feeder

A screw powder feeder is an important device for industrial applications. There are many parameters which affect the performance of the screw powder feeder, such as the shapes of the helical screw impeller, the number of screw pitches, etc. This paper presents an analysis of a gas-solid two-phase through screw powder feeder by using a commercial Computational Fluid Dynamics（CFD） code, Fluent. The K-ε model is used to simulate gas flow. Particle trajectory is obtained by the use of a discrete phase model. The results show the effects of gas velocity and panicle size on the transportation performance.

基于离散元仿真模拟的螺杆加料机加料性能研究

利用建模软件建立不同螺杆导程、外径以及头数的螺杆结构;在离散元数值模拟仿真软件中建立颗粒模型、设置接触参数后,对不同结构下螺杆的输送过程进行模拟仿真;利用后处理模块对颗粒在输送过程中的受力以及加料机的出口质量流率进行分析,探讨螺杆结构对加料质量的影响规律。结果表明,螺杆导程是螺杆加料机输送效率的主要影响因素,20 mm导程的螺杆输送效率是14 mm导程的15倍左右,但是出料精度有所下降;螺杆间隙是颗粒受力的主要影响因素,间隙的减小会导致颗粒受力的增大,1 mm间隙下的平均受力在1.2×10-2 N左右;双头螺杆导致颗粒输送过程中受力的激增,峰值达到15 N左右,出料效率降低,但是出料稳定性提高。

生物质螺旋给料机的结构优化设计

对单轴生物质螺旋给料机的主要结构螺旋主轴、叶片螺距、调风装置等进行了优化设计,并使用ANSYS Workbench有限元分析软件对优化前、后的螺旋主轴进行了静力学分析。结构优化后的生物质螺旋给料机具有运行稳定、耐高温、给料均匀等优点,能够满足长期连续使用的要求。

生物质无轴螺旋连续热解装置送料器设计及中试

为解决有轴螺旋送料器存在质量大、能耗高、易产生机械干涉等问题,该文设计了送料能力为150 kg/h的生物质无轴螺旋送料器,并以稻壳为原料开展了冷态输送和热解试验。设计的无轴螺旋送料器关键尺寸为:螺旋外径为400 mm、螺旋轴径为80 mm、螺距为200 mm,送料器采用柴油燃烧机和热解气回烧的方式加热,计算出燃烧机需要提供的功率为95.43 k W。稻壳冷态输送试验表明,当送料频率为50 Hz即无轴螺旋的转速为2.03 r/min时,无轴螺旋送料器输送稻壳的送料量为224.3 kg/h>150 kg/h,无轴螺旋送料器的实际送料量高于理论计算值。稻壳热解试验表明,当加热腔最高温度为(700±50)℃时,随着热解时间增加,稻壳炭的挥发分质量分数由22.45%减至13.6%,灰分质量分数由29.38%增至33.44%,固定碳质量分数由48.17%增至52.96%。稻壳炭的高位热值随热解时间增加而增加,但在试验范围内增幅不大。热解时间对生物炭品质影响较大,即传热速率是限制大型连续热解反应器处理效率提高的主要因素,因此,在工业化应用的大型热解反应器的设计中,应着重考虑提高热解传热效率的方法。

颗粒尺寸对螺旋加料机定量加料性能的影响

为提高螺旋加料机定量加料性能，开展颗粒尺寸对加料量稳定性和准确性的影响研究。以粒径3～5 mm的球形谷物颗粒单圈加料约40 g螺旋加料机为研究对象，基于软球模型，通过对螺旋加料过程颗粒物料力链及颗粒群运动分析，建立具有分料装置的螺旋加料机离散元仿真模型；应用 PFC3D（particle flow code in 3 dimensions）软件对粒径3、4及5 mm颗粒物料进行螺旋加料过程仿真分析，并以粒径3、4及5mm的球形散珠为试验对象，进行颗粒运动和定量加料试验。综合分析得到：随着球形颗粒粒径的逐步减小，最大接触力逐渐减小，力链分布愈均匀浓密，颗粒间运动的一致性得到提高，物料混合运动趋势逐步减弱，定量加料的稳定性和准确性逐步提高。粒径3 mm球形散珠螺旋加料转动60＆#176;，平均加料量为6.477 g，加料量标准差为0.537，加料量最大相对误差为＆#177;0.153%。

颗粒加料器流量脉动产生的机理及抑制新方法

针对固体颗粒加料器供给流量的脉动性问题,采用动态测试技术对螺杆加料器的主要参数进行联动测试,获得了流量变化的基本规律,即流量系数随转速的增大而增大,而且螺距越小,转速对流量系数的影响越大.通过对流量脉动动态定量关系的深入分析,发现出料通道宽度的周期性变化是加料器流量脉动的主要成因.根据脉动互补原理,提出了一种有效抑制脉动的方法,并研制了一种新型双螺杆加料器.经实验验证该方法有效可行、效果显著,可为加料器设计和改进提供理论指导和技术参考.研制出的双螺杆加料器对流量脉动的抑制非常有效.

防堵式生物质颗粒水平螺旋进料器的设计

生物质快速热解过程中,连续不间断地供料是反应进行的关键。普通的螺旋进料器在输送生物质小颗粒时容易出现堵塞。通过对进料器两端轴承的受力分析并且观察在输料过程中出料口和进料口出现堵塞的情况,根据螺旋轴两端受力不同选择了不同的轴承,在出料口设计半圈或者一圈相反旋向的螺旋叶片,在进料口设计由凸轮-弹簧-导杆组成的防堵机构。所设计的防堵式水平螺旋进料器在实际运用中具有进料流畅、稳定均匀、密封性好等特点。

料仓进料方式对螺旋输送机出料量影响

为研究料仓进料方式对单螺旋加料机性能的影响,基于螺旋输送理论,采用EDEM离散元仿真软件,建立了具有分料装置的螺旋加料机模型,以5. 5 mm直径大豆颗粒分别在60,120 r/min下进行了螺旋加料过程数值仿真试验,计算得到了2种进料方式在2种速度下螺旋输送机的能耗,比较了两者出料量的区别,并进行了颗粒群运动形态轨迹分析.数值分析得到:动态进料方式输送时,机构初始能耗低且能耗增加缓慢,单圈出料量相对于理论出料量波动范围小且平均出料量数值和理论数值接近,颗粒运动形态较单一且颗粒之间的相对作用较少.静态进料方式输送时,料仓中物料堆积较多,机构初始能耗大,颗粒相互作用频繁使得颗粒运动形态复杂.该研究为螺旋加料机的进料方式提供了理论和数值仿真依据.

加料机单、双头螺旋对颗粒群接触力的影响

为研究螺旋加料机不连续加料过程中颗粒群的运动特性及变化规律,研究了单、双头螺旋对颗粒群接触力的影响.以1. 5 mm直径小米颗粒为研究对象,基于Hertz-Mindlin颗粒无滑动接触模型,对颗粒之间接触力以及颗粒群与螺旋加料料管内壁接触力进行分析,建立了具有分料装置的螺旋加料模型;采用EDEM离散元软件,以间歇转动60°的方式对小米颗粒不连续加料过程进行数值仿真,得到了颗粒间接触力和颗粒群对螺旋加料料管内壁正向和切向压力的分布,比较了240 r·min^(-1)转速下单、双头螺旋输送中颗粒群接触力分布特点.结果表明:单头螺旋输送物料时,颗粒之间比较紧实,但颗粒在内壁接触处易翻滚;双头螺旋输送物料时,颗粒在内壁接触处不易翻滚,更易随轴作轴向运动,颗粒群的一致性更稳定.

水稻插秧机移箱机构中螺旋轴的分析与改进

移箱机构是水稻插秧机的重要组成部分,性能决定着插秧机的工作效率和最终插植质量。为此,主要介绍螺旋轴式移箱机构的工作原理,针对滑块在螺旋轴回转段冲击力大的问题,重点研究双向螺旋轴回转段曲线的设计。同时,利用UG软件对插秧机移箱机构各部件进行建模并完成整体装配,通过ADAMS对样机进行运动学仿真分析,以验证双向螺旋轴回转段曲线设计的合理性。

螺旋秤的设计和选用

简要介绍了螺旋秤的系统组成和工作原理;全面评析了二类螺旋秤的技术特点;客观分析了螺旋秤的局限并探讨了应对措施;最后根据作者的实践经验,介绍了螺旋秤选用中应注意的技术问题。

基于离散元法的螺旋进料器物料流动特性分析

针对附属于给定机型颗粒成型机上的螺旋进料器,对玉米秸秆粉料在进料器内的流动特性进行了模拟分析。利用离散元分析软件EDEM,创建了螺旋进料器部件的几何模型,并对玉米秸秆粉料颗粒接触模型和颗粒生成方法进行了研究,通过离散元模拟获得了现有工况下螺旋进料器工作时的粉料流动状态。采用HERTZ-MINDLIN无滑移接触模型,取重力加速度为9.81m·s^(-2),设置接触参数并生成了秸秆颗粒25000个进行仿真模拟。结果表明:在T=13.80~14.30s阶段为一典型的出料波动周期。出料过程中粉料呈浪涌流动状态的不连续脉动流;进一步分别针对颗粒密度、粒径大小、壁面摩擦因数、螺距、螺旋叶片内径参数进行了流态和速度的影响因素分析。颗粒密度分别取40,80,120kg·m^(-3)时,出料所需时间分别为21.37,17.68,15.01s;粒径分别取为2,1.8,1.6mm时,出料所需时间分别为17.68,18.06,19.37s;壁面静摩擦因数分别取为0.58,0.48,0.38时,出料所需时间分别为17.68,16.03,15.84s;螺旋叶片内径分别取为50,60,70mm时,在整个模拟时长20s内出料的平均流量分别为16.73,12.61,8.96g·s^(-1)。其中颗粒密度越大,粒径越大,则出料速度越快,但对粉料流态无明显影响;壁面摩擦因数越小、螺距越大、螺旋叶片内径越小,则出料口流速越快,流场分布越宽,落料范围越大,流态越剧烈。本研究可为适用于生物质颗粒成型机的螺旋进料器的设计和改进提供参考。

散粒物料螺旋给料试验台的设计

随着畜牧业、粮食、建材、粉末冶金、橡胶和医药等行业的快速发展,对原料给料效率和精度的要求也越来越高。由于以上行业中的许多原料都属于散粒物料,一般的螺旋给料机的结构无法保证原料的给料精度和效率,所以如何保证和检验散粒物料的给料效率和精度成为以上行业亟待解决的问题。为此,设计了一套以计算机为信息管理平台,以单片机为数据处理和控制平台,完成螺旋给料机投料精度与效率检测的试验装置,对试验台工作原理、总体方案设计、给料系统、数据采集与处理系统、称重系统和控制系统等进行了介绍。试验结果表明,该装置满足工作要求,使用方便,为螺旋给料机投料精度和效率的检测提供了平台,为未来高效率和高精度投料奠定了一定的基础。

失重秤原理及波动原因分析

为了解决失重秤在运行时波动较大的现状,我们通过深入了解失重秤的原理,找出影响失重秤波动的若干因素。当失重秤波动时,我们逐一检查影响失重秤波动的各个因素,如发现有影响失重秤波动因素存在,就需要寻找合适的方法解决。通过这种方法,我们在失重秤出现波动的状况后,能够及时的查找出造成波动的一些因素,并及时消除这些因素。

电厂石灰乳加药系统的诊断分析与改造

目前国内电厂水处理设备中,石灰加药系统普遍存在石灰乳配制计量不准、投加时p H控制不精确等问题,运行中还易出现堵塞、板结、飞灰等状况。某电厂通过更换下料设备和改变加药控制方式,解决了原石灰系统存在的诸多问题。分析了原系统存在的问题并对整个改造实践进行了效果评定和总结。

基于LS-SVM的螺旋定量加料预测及试验研究

为提高螺旋定量加料性能,开展了智能预测技术对加料量准确性的影响研究.针对考虑螺旋速度和填充率等因素对螺旋不连续定量加料的影响难以用精确数学模型来描述加料量的问题,以螺旋加料装置为研究对象,加料量为预测目标,螺杆旋转角度为主影响因子,螺旋速度和填充率为影响因素,建立了一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)与旋转角度的加料量预测模型,研究加料量与主影响因子和影响因素之间的复杂非线性关系.采用交叉验证方法辨识模型参数,开展螺旋不连续定量加料量预测与实际加料试验.结果表明:该模型的预测结果与设定值较吻合,优于理论估算和BP神经网络预测模型,采用分料装置填充率接近1时,预测误差平均为±0.02.该模型可应用于螺旋不连续定量加料的预测与控制.

基于PLC控制的自动称重配料设备设计与试验

设计了一套基于PLC的自动称重配料设备。该设备包括3套料仓总成,可存储不同固态物料并按照设定配方依次供料。控制系统具有配方管理、参数调试、自动称重和报警显示等功能。称重过程分为粗给料和细给料,并加入空中物料补偿系数,有效提高了称重精度。通过对测试结果进行分析可知,该设备称重误差在±3 g范围内的概率达到96.7%。

刮板式生物质粉喂料机的喂料特性分析

以刮板式生物质粉喂料机为研究对象，通过实验研究与数值拟合的方法，对该装置的喂料特性进行分析。研究结果表明：在刮板转速低于37r／min时，实测喂料速率比理论值略小，在37～55r／min区间内，实测喂料速率比理论值略大，进一步增加转速到55r／min以上时，喂料速率增加趋于缓慢，低于且逐渐远离理论值。相同工况状态下，物料粒径越小，喂料速率越大，且料筒内原始料位越高，喂料速率越高。

小型生物质铡碎料直燃热水锅炉的设计和实验

生物质散料密度低,作为锅炉燃料应用不便;生物质成型燃料的密度高,适于锅炉燃烧但加工能耗大;园林废弃物铡碎料的密度适中且加工能耗低。本文设计、搭建20kW小型生物质铡碎料直燃热水锅炉。该锅炉由螺旋给料机构和锅炉本体构成,采用固定炉排设计。料斗内两个同向旋转的防架桥拨料辊和螺旋绞龙配合使用,防止燃料架桥。铡碎料燃料层具有一定的刚性,在螺旋给料机的推动下整体向后移动,与链条炉内燃料的运动特性相似。试验结果表明：喂料系统运行稳定,可通过调速电机在4~8kg·h^-1范围内微调;锅炉效率70%左右;烟尘排放符合国家标准GB13271—2001。

基于迭代学习控制的投料机称重控制系统设计

由于现有沥青拌和站投料设备的称重控制系统加料精度不稳定,故无法适应不同类型的物料。利用OPC实现Matlab与PLC之间的通讯,突破了PLC编程语言的限制,将迭代学习控制算法应用在PLC中,采用PI型学习控制律,分析了不同增益参数对系统性能的影响。结果表明:将迭代学习控制算法应用在称重控制系统中,能明显降低投料误差,改善其鲁棒性。