離心機(jī)在國內(nèi)外的研究發(fā)展概況
來源:環(huán)球糧機(jī)網(wǎng)發(fā)布時(shí)間:2015-07-19 11:03:26
在工業(yè)生產(chǎn)中,離心機(jī)基本上屬于后處理設(shè)備,主要用于脫水、濃縮、分離、澄清、凈化及固體顆粒分級(jí)等工藝過程,它是隨著各工業(yè)部門的發(fā)展而相應(yīng)發(fā)展起來的。例如18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命后,隨著紡織工業(yè)的迅速發(fā)展,1836年出現(xiàn)了棉布脫水機(jī)。1877年為適應(yīng)乳酪加工工業(yè)的需要,發(fā)明了用于分離牛奶的分離機(jī)。進(jìn)入20世紀(jì)之后,隨著石油綜合利用的發(fā)展,要求把水、固體雜質(zhì)、焦油狀物料等除去,以便使重油當(dāng)作燃料油使用,50年代研制成功了自動(dòng)排渣的碟式活塞排渣分離機(jī),到60年代發(fā)展成完善的系列產(chǎn)品。隨著近代環(huán)境保護(hù)、三廢治理發(fā)展的需要,對(duì)于工業(yè)廢水和污泥脫水處理的要求都很高,因此促使臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)、碟式分離機(jī)和三足式下部卸料沉降離心機(jī)有了進(jìn)一步的發(fā)展,特別是臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)的發(fā)展尤為迅速。如今,在合成塑料(聚氯乙烯、聚丙烯)及合成纖維(聚對(duì)苯二甲酸乙二脂)生產(chǎn)的分離設(shè)備中,螺旋離心機(jī)己成為關(guān)鍵設(shè)備之一。
我國真正具有現(xiàn)代實(shí)用價(jià)值的第一臺(tái)螺旋離心機(jī)是1954年制造的,由于它獨(dú)具連續(xù)操作、處理量大、單位產(chǎn)量耗電量較少、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)而得到了迅速發(fā)展,在四十多年的發(fā)展中,結(jié)構(gòu)、性能、參數(shù)變化很大,分離質(zhì)量、生產(chǎn)能力不斷提高,應(yīng)用范圍更加廣泛,在離心機(jī)領(lǐng)域中一直占有重要地位。在各種國際展覽會(huì)上,各種各樣的螺旋離心機(jī),是所展出的離心機(jī)中最吸引人的機(jī)型,具有良好的發(fā)展前景。
我國從七十年代末開始引進(jìn)螺旋離心機(jī),對(duì)國外著名公司生產(chǎn)的多種規(guī)格的臥螺離心機(jī)進(jìn)行了仿制。臥螺離心機(jī)是原化工部“七五”科技攻關(guān)項(xiàng)目,1989年南京綠洲機(jī)器廠仿制了ALFANx42o型大錐角((20)離心機(jī)(即L201),用于玉米蛋白的分離,并于1992年制成樣機(jī);此后,重慶江北機(jī)械廠、解放軍第4819廠和金華鐵路機(jī)械廠等研制開發(fā)了一系列的螺旋卸料沉降離心機(jī),并成功地應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。但是就整體水平而言,我國還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工業(yè)發(fā)達(dá)國家的。隨著現(xiàn)代工業(yè)文明的發(fā)展和人類對(duì)環(huán)境以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重視,分離效果好,振動(dòng)小、噪聲低成為離心機(jī)能否被市場(chǎng)接受的重要條件。這就需要離心機(jī)具有良好的動(dòng)態(tài)特性。通常,動(dòng)態(tài)特性包括臨界轉(zhuǎn)速、不平衡響應(yīng)和穩(wěn)定性等內(nèi)容。臥螺離心機(jī)的參數(shù)選擇及優(yōu)化是提高臥螺離心機(jī)動(dòng)態(tài)特性的首要環(huán)節(jié)。
可見離心機(jī)制的結(jié)構(gòu)優(yōu)化能有效地提高工作性能,帶來良好的的經(jīng)濟(jì)效益。但人們大都是對(duì)螺旋輸送器、轉(zhuǎn)鼓等零部件分開進(jìn)行研究,對(duì)螺旋一轉(zhuǎn)鼓組進(jìn)行整體研究的卻很少。
離心機(jī)螺旋一轉(zhuǎn)鼓組結(jié)構(gòu)復(fù)雜,受力與物料有關(guān),變化大,采用傳統(tǒng)的解析法,建立螺旋一轉(zhuǎn)鼓組多剛體系統(tǒng),以牛頓一歐拉方程或拉格朗日方程為代表的分析力學(xué)方法的動(dòng)力學(xué)方程和約束方程,析找出影響動(dòng)態(tài)特性的參數(shù)應(yīng)結(jié)構(gòu)的固有頻率與振型。
建立一定自由度下的振動(dòng)方程通過數(shù)值分以獲得相來減小振動(dòng)的研究方法是不理想的。由于螺旋一轉(zhuǎn)鼓組是剛體和柔性組成的多體系統(tǒng),工作時(shí)還受有油物料進(jìn)入產(chǎn)生的力,約束也復(fù)雜。建立和求解方程都困難,只能進(jìn)行理想化處理,所得結(jié)果不能真實(shí)反映離心機(jī)的工作特性。而且由于影響技術(shù)參數(shù)的因素較多,對(duì)影響離心分離效果的復(fù)雜性一一計(jì)算有很大困難。因此,在選擇各參數(shù)時(shí),很難滿足分離效果好、低噪聲這一要求;根據(jù)定性分析憑經(jīng)驗(yàn)選取參數(shù),然后依賴實(shí)驗(yàn)室的小試或中試結(jié)果進(jìn)行模擬放大。這種以經(jīng)驗(yàn)、試湊、靜態(tài)、定性為特點(diǎn)的方法以及“設(shè)計(jì)一樣機(jī)一試驗(yàn)一修改”不斷循環(huán)的優(yōu)化過程既麻煩,又浪費(fèi)成本。
螺旋一轉(zhuǎn)鼓組動(dòng)態(tài)特性的研究既要考慮它的剛體運(yùn)動(dòng),還要考慮它的柔體運(yùn)動(dòng)。單獨(dú)的多體動(dòng)力學(xué)分析和有限元分析都不易解決此類問題。隨著高性能計(jì)算機(jī)和大型應(yīng)用軟件的發(fā)展,特別是Pr。/E和MSc.Visual一Nastran的應(yīng)用,將有限元與多體系統(tǒng)仿真結(jié)合在一起用來解決螺旋一轉(zhuǎn)鼓組的動(dòng)力學(xué)問題,是臥螺離心機(jī)研究的創(chuàng)新方法。
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