筒式冷卻機顆粒物料運動規(guī)律的模擬仿真與研究.pdf

1、筒式冷卻機按筒體形式分為單筒冷卻機和多筒冷卻機，冷卻形式主要包括筒體內部氣體介質對流的直接冷卻和筒體外部噴射水霧的間接冷卻。針對后者的冷卻形式，國內外大多數(shù)行業(yè)都是采用冷卻水間接噴淋筒體外壁，甚至是冷卻水直接浸泡筒體的冷卻方式來達到冷卻效果。然而，通過研究國外先進的噴霧冷卻設備，可以看出，和現(xiàn)有的噴水冷卻設備相比，在相同的產(chǎn)量要求下，采用噴霧冷卻技術的冷卻設備冷卻效率高、占地小、成本低、能源動力消耗小，更加節(jié)能環(huán)保。在能源日益緊缺，環(huán)境

2、保護越來越受到重視的背景下，噴霧冷卻技術在工業(yè)領域特別是在機械和建材行業(yè)有著廣闊的應用前景。還原鐵噴霧回轉筒式冷卻機就是一種將冷卻水霧化，直接噴射到筒體外壁，從而間接冷卻筒體內部物料的新型節(jié)能環(huán)保冷卻設備。
　　由于該筒式冷卻機采用間接冷卻的冷卻形式，所以冷卻機內顆粒物料的運動規(guī)律和特性對冷卻機設備設計及冷卻效率的提高都有著重要影響。顆粒物料在筒體內的流動過程可看作是離散固體的運動過程，為了計算分析其運動規(guī)律和分布特性，有兩種分析

3、方法：一種是連續(xù)介質力學法，但連續(xù)介質機理過分依賴簡化的、規(guī)定性質的本構方程，忽略了顆粒個體的性質。另一種是不連續(xù)介質力學方法，比如離散元法（Distinct Element Method）。離散元法是把整個系統(tǒng)看作由一系列獨立的顆粒單元組成，每個單元本身具有一定的幾何和物理特性。PFC（Particle Flow Code）軟件就是利用顯示差分算法和離散元理論開發(fā)的微/細觀力學程序，從微觀結構角度研究介質的基本力學特性和行為，并認為給

4、定介質在不同應力條件下的基本特征主要取決于粒子之間接觸狀態(tài)的變化，適用于研究顆粒的流動問題。
　　本文針對新型筒式冷卻機——還原鐵噴霧回轉筒式冷卻機的工況條件，模擬了顆粒物料在筒式冷卻機內的運動規(guī)律及顆粒間的相互作用。運用顆粒流理論和顆粒流分析平臺，使用PFC中的內置FISH語言編制程序，建立了筒式冷卻機的橫截面模型，將顆粒處理為二維圓盤，利用WALL命令建立回轉筒體壁面并使其以一定角速度轉動，從而實現(xiàn)了對冷卻機內顆粒物料運動規(guī)律

5、的動態(tài)模擬仿真。模擬中主要針對筒體轉速和筒體內部揚料板數(shù)量等設備相關參數(shù)以及顆粒粒徑、物料填充率等物料相關參數(shù)的不同，將其與工況狀態(tài)下的顆粒運動分布規(guī)律進行了對比分析研究。通過研究，得到了顆粒物料在筒體橫截面內的動態(tài)運行效果，以及單個顆粒在筒體橫截面上的運動軌跡曲線。本文研究得出了單個顆粒的運動軌跡形狀、工況條件下該設備內的物料休止角以及各因素對物料運動規(guī)律的影響。本文對于以顆粒物料為介質進行作業(yè)的回轉筒式設備（圓筒冷卻機、圓筒混合機、