英语原文共 9 页
离心机固体输送功率的数学模型
George R.A.Bell a, DigbyD.Symons b,n , JohnR. Pearse
重点
建立了卧式离心机固体输送的数学模型
该模型给出的功率，扭矩和轴向力，滚动移动固体沿圆周方向。
结果显示为无量纲形式，并与实验数据进行了比较.
摘要
建立了沉降器离心机内沉淀固体输送的数学模型。该模型的主要目的是计算滚动体沿圆周输送固体所需的功率、扭矩和轴向力。该模型以无量纲形式提出，并给出了模型的实现过程。将该模型与现有出版物中的测试数据进行比较；模型与数据之间有很好的一致性。以图的形式给出了算例结果，说明了关键参数的影响。
图形摘要
显示圆周内四个运输区的离心机原理图。
关键词
设计 离心 消旋器 分离 烘干
1. 导言
建立了一种数学模型，用于计算螺旋离心机中产品输送所需的功率和扭矩。还导出了涡旋轴向力的关系式。了解运输功率、扭矩和轴向力的预期大小将有助于设计离心机，因为它将有助于电机、变速箱和轴承的选择。
1.1. 离心机功能
离心机是一种使用向心加速度来连续分离颗粒固体和液体混合物的装置，其中固体的密度高于液体。离心机的多功能性使其在工业应用中得到了广泛的应用。
下表显示了一台离心机的原理图 图1 ，使用典型应用程序的尺寸和操作参数示例(Reif和Stahl，1989年)列表1。进给悬浮体是通过固定的进给管向轮毂加速器输送或抽运的，在那里它获得了一些初始切向速度。然后进入一个内部半径的圆周r0，以角速度旋转omega;。在圆筒内悬浮经历了一个很高的向心加速度。omega;2r使密度较高的固体沉积在圆筒壁上。
图1. 显示圆筒内四个区域的离心机原理图。
表1. 分离PVC和水的离心机的示例参数(Reif和Stahl，1989年).
|
变量 |
价值 |
无量纲形式 |
价值 |
|---|---|---|---|
|
固体密度(rho;S) |
1400 公斤/米3 |
rho;macr;=rho;S/rho;L |
1.4 |
|
液体密度(rho;L) |
1000 公斤/米3 |
||
|
固体空隙率(n) |
0.38 |
||
|
转速(omega;) |
2000 rpm |
209 RAD/S |
|
|
固体质量流量(ṁS) |
5 t/h |
|
0.035 |
|
固体质量分数(MS) |
0.2 |
||
|
圆筒半径(ro) |
375 毫米级 |
romacr; |
1 |
|
液体排放半径(rDL) |
285 毫米级 |
rmacr;DL=rDL/ro |
0.76 |
|
固体放电半径(rDS) |
209 毫米级 |
rmacr;DS=rDS/ro |
0.56 |
|
滚动螺距(G) |
110 毫米级 |
Gmacr;=G/ro |
0.29 |
|
滚动节角(alpha;) |
2.67° |
alpha; |
2.67° |
|
锥形截面长度(lcon) |
550 毫米级 |
lmacr;con=lcon/ro |
1.47 |
|
圆柱形截面长度(lcyl) |
650 毫米级 |
lmacr;cyl=lcyl/ro |
1.73 |
|
摩擦系数(mu;1,mu;2,mu;3) |
0.2–0.3 |
mu;1,mu;2,mu;3 |
0.2 |
|
差速(Delta;) |
57.1 rpm |
Delta;macr;=Delta;/omega; |
0.0286 |
|
锥半角(beta;) |
16.7° |
beta; |
16.7° |
固体一旦沉降，它们就被滚筒输送机从圆柱形圆筒(I区)运到圆锥形的“海滩”(II至IV区)，然后运到固体排放口。卷轴以较小的微分角速度旋转。Delta;相对于圆筒。液相通过卷轴产生的螺旋路径向相反的方向流动，流向圆柱形圆筒末端的液体排放口。
1.2. 基本设计原则
对于某一浆料原料，破碎机离心机的设计通常有两个关键目标：(1)输出固体足够干燥(即它们含有最低水平的残余液体)；(2)固体已发生充分沉淀，从而确保排出液体的清晰度(中心率)。下面依次讨论指导这两个目标的基本物理学。请注意，本文并没有试图为离心机的设计提供完整的指导；读者可以参考以下两种方法的深入工作：记录和萨瑟兰(2001年)或Stahl(2004)以更详细的方式处理这个问题。
假设在锥形“海滩”上有足够的停留时间(特别是在第三和第四区)允许完全排水，输出固体中的残余液体水平达到平衡饱和。我们注意到Reif和Stahl(1989年)和Reif等人(1990年)描述一个临界吞吐量，其中排放的固体没有完全排水，但仍部分饱和。该临界进料率是原料粒度、液体粘度和机械参数的函数。因此，我们假设进料率低于这个临界值。
在向心加速度作用下，颗粒固体的平衡饱和是键(或E tv s)数的函数。Bizard et al., 2013)键数相当于毛细管数(Wakeman，1977年, Wakeman和Tarleton，1999年)，它是对表面张力效应重要性的衡量，与粒子尺度下的向心力相比，它是衡量表面张力效应的重要指标。在离心机的背景下，我们定义了固体排放口的键数(r=rDS)如
其中rho;L是液体密度，dP颗粒直径和gamma;L是表面张力。
Reif和Stahl(1988年)和蜥蜴等。(2013年)结果表明，如果Boge;30，固体会流失到最小的平衡饱和，很少有进一步的下降，（1）因此，可以提供所需的向心加速度。rDSomega;2在一个给定的原料的消毒器出口处。为了在离心机上实现足够的沉降，必须提供足够的圆筒表面面积。给定总容积进料率离心机尺寸的一种计算方法Qf这就是所谓的“西格玛”理论，它在等式中得到了体现。(2) (2001年记录和萨瑟兰)这是基于等效澄清面积Sigma;(与重力下所需的面积相比)和斯托克沉积速度vs(1以下) g)请注意，对于等效的澄清区域Sigma;，已经提出了许多不同的表达式，请参见。Stahl(2004).
那里eta;L是液体的动态粘度和液体排放半径的尺寸。rDL圆柱长度lcyl中定义的图1.
悬浮液总体积进料率Qf可能与固体质量流量有关ṁs通过
那里Ms定义为饲料的固体质量分数rho;macr;=rho;S/rho;L相对密度。
向心加速度rDSomega;2给出了方程。由于大多数离心机都有相对标准的比例，所以可以用来提供大致尺寸的机器。
请注意，离心机的比例是无量纲表示的，其典型值为lmacr;cyl=lcyl/ro=1.7, rmacr;DS=rDS/ro=0.6，以及rmacr;DL=rDL/ro=0.8(参见表1).
1.3. 功耗
离心机功率消耗的四个组成部分是：
馈电加速 产品运输，风向，电力传输损耗。
下文依次讨论这些问题。
馈电加速度功率是功耗的主要组成部分。它既包括进给动能的增益率，因为它被加速到圆筒的角速度，也包括在加速度过程中固有的粘性损失。Fainerman和Paramonov(1985年)和戈斯莱(1980年)从第一原理证明，粘性损失与加速进给的动能增益完全相等。因此，进给加速度所需的总功率是
请注意，加速度功率是基于固体和液体在各自出口半径处的切向速度。看见附录A请进一步解释。
进给加速度功率可以无量纲地表示为
请注意Pmacr;Aasymp;1/MS如果放电半径rDS和rDL不明显小于圆筒半径ro。重要的是要观察到，对于给定的原料和进料率，固定所需的向心加速度和机器尺寸，几乎没有降低进给加速度的余地。
产品运输是离心机动力的第二个重要组成部分。所消耗的功率来自两个子部件：(1)固体与内圆筒面和滚动面之间的摩擦；(2)将固体提升到锥形截面上。下一节将讨论用于估计产品运输能力的先验模型。
与离心机转速有关的空气阻力称为风。风车有两个子部件：(1)圆筒在环形空间中旋转时的表面阻力；(2)对圆筒上的外部突出物(如螺栓头、端口和法兰)的压力阻力。
最后，动力传输损耗由马达、皮带、变速箱、轴承和密封件中的低效率组成。电机和传动带内部的损耗最大，消耗的功率约为其转换或传输功率的10%。后驱动变速箱消耗了提供给卷轴的功率的另一部分。轴承和密封消耗的功率很小，但值得注意的是，由于部件的相对运动而产生的摩擦力。
进给加速和产品传输是这些组件中最重要的(<a
资料编号：[4957]</a
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
您可能感兴趣的文章
- 316L不锈钢激光部直接激光制造精密大型金属零件的形状和性能控制外文翻译资料
- 基于等离子弧焊的送丝电弧增材制造中 传热与流体数值分析外文翻译资料
- 焊接增材制造中用作二次热源的移动感应加热的建模外文翻译资料
- 齿轮参数优化综述外文翻译资料
- 铜基复合材料选择性激光熔融过程中的热行为和致密化机理:模拟 和实验外文翻译资料
- 基于ANSYS的激光选择性熔化三维热模拟的比较外文翻译资料
- 在SQL Server数据库中基于索引查询外文翻译资料
- 自适应Kurtogram及其在滚动轴承故障诊断中的应用外文翻译资料
- 集装箱起重机动力学:三维建模、全面实验和识别外文翻译资料
- 使用C空间法的五轴刀具定向优化外文翻译资料
