SLG型粉体表面改性机流场特性与数值模拟研究
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摘要
SLG型连续粉体表面改性机是目前国内非金属矿物粉体干法表面改性的主流设备。但该新型粉体表面改性设备的使用时间不长。本文的目的是研究、求证其工作原理和探讨其结构优化的途径。为此，采用理论分析、实验测试与计算流体力学相结合的方法，开展SLG粉体表面改性机流场参数测试、创建气固流场模拟方法、进行CFD模拟和结构优化等研究。结果设计并实现了SLG-3/200流场参数检测与数据采集系统，并测得其多工况速度、压力、温度值；得出混合特性是SLG型连续粉体表面改性机最重要的特性，其独特结构带来的湍流强化是获得良好改性效果的原因；数值模拟结果与实验结果符合较好；发现了湍动能耗散率、剪切速率和涡量的分布基本重合这一SLG机的重要流场特性，壁面切应力分布的模拟结果结合固相浓度分布可预测其磨损；揭示SLG改性机适用于较宽范围粒径改性的原因在于其集搅拌与射流于一体的混合机理；提出其结构优化研究的方法和改进措施。
Being innovation powder surface modifying equipments, the SLG continuous powder surface-modified machine has been widely used in the powder engineering of China presently. But its useis not a long time. The purpose of this dissertation is to study and verify its working principle andto explore ways of its structural optimization. So, a comprehensive method including theoreticalanalysis, experimental test and computational fluid dynamics (CFD) is adopted to study the test andnumerical simulation of its flow field as well as its structural optimizing path. A SLG-3/200flowparameter detection and data acquisition system is designed and implemented to measure thevelocity, pressure and temperature values under various working conditions. It points out that themixing characteristics is the most important property of SLG modifying field and the quantitativeevaluating indicator is indicated. Due to its unique structure, the flow turbulence can be strengthenedto get a good modification effect. After a simulation method for the gas-solid flow field is presentedin detail, the simulation and theoretical analysis are carried out, which shows that the numericalresults are in good agreement with the experimental results. The turbulent kinetic energy dissipationrate, shear rate and vorticity distribution are essentially coincident within the SLG machinecharacteristics. Besides, the wear prediction method is also depicted. It reveals that the mechanismcomprising stirring and jet is the reason of SLG adapted to a wide range of different particle sizes.The way of its structural optimization and three improvement measures are presented.
Being innovation powder surface modifying equipments, the SLG continuous powder surface-modified machine has been widely used in the powder engineering of China presently. But its useis not a long time. The purpose of this dissertation is to study and verify its working principle andto explore ways of its structural optimization. So, a comprehensive method including theoreticalanalysis, experimental test and computational fluid dynamics (CFD) is adopted to study the test andnumerical simulation of its flow field as well as its structural optimizing path. A SLG-3/200flowparameter detection and data acquisition system is designed and implemented to measure thevelocity, pressure and temperature values under various working conditions. It points out that themixing characteristics is the most important property of SLG modifying field and the quantitativeevaluating indicator is indicated. Due to its unique structure, the flow turbulence can be strengthenedto get a good modification effect. After a simulation method for the gas-solid flow field is presentedin detail, the simulation and theoretical analysis are carried out, which shows that the numericalresults are in good agreement with the experimental results. The turbulent kinetic energy dissipationrate, shear rate and vorticity distribution are essentially coincident within the SLG machinecharacteristics. Besides, the wear prediction method is also depicted. It reveals that the mechanismcomprising stirring and jet is the reason of SLG adapted to a wide range of different particle sizes.The way of its structural optimization and three improvement measures are presented.
引文
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