新型干法悬浮态造粒颗粒粘结机制数值模拟研究

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文新型干法悬浮态造粒颗粒粘结机制数值模拟研究专业：材料学硕士生：张楠指导教师：丁松雄教授摘要我国是建筑陶瓷的生产和出口大国，陶瓷工业的节能减排对我国绿色低碳循环发展的意义十分重大。陶瓷墙地砖的坯体粉料制备是陶瓷生产的重要一环，目前我国陶瓷企业大多采用喷雾干燥法，用这种方法制备的坯体粉料颗粒质量优良，但工艺过程存在需水量大，能耗高，排放污染物等缺点，因此本论文研究了一种具有节能减排优势的新型干法悬浮态造粒技术。在前期研究中，以新型干法悬浮态造粒工艺进行了制备实验和优化实验，制备出满足工业需求的陶瓷颗粒，大致对制备原理进行了分析，但是对

2、造粒的分析仅仅依靠了观察法和制备结果的推理，本文结合优化实验，对新型干法悬浮态造粒制备工艺中的颗粒粘结进行了模拟研究，优化了以收料率为指标的两种参数，揭示了颗粒在设备中的碰撞和粘结的成粒过程，为以后的实验研究提供了依据，具体研究如下：首先，对新型悬浮态干法造粒工艺进行了优化实验。实验中以聚四氟乙烯作为增湿设备的内壁材料，减少了粘壁现象，从而提高收料率；以增湿腔截面风速、给料速率、雾化水中的粘结剂含量为工艺变量，依据前期实验，各选取三组因素值，进行正交实验；对造粒效果进行分析，结果表明：在增湿腔截面风速为3.6m/s、给料速率为3.1m/s、雾化水中的CMC粘

3、结剂含量为1%的条件下，粉料含水率可达到5%以上，成粒率在70%以上，收料率在60%以上，为实验中的最佳参数组合，造出的颗粒性能相对优于其他参数组合，且满足工业要求。其次，依据气固两相流中的颗粒粘结理论，以优化实验的研究数据为基础，结合合理的假设条件，应用MATLAB软件，对连续相用欧拉法描述流体，对颗粒相用拉格朗日法描述，用数值模拟的方法描述颗粒在气固两相流动中的运动与粘接行为，揭示了颗粒在设备中从开始运动到相互粘结的过程。通过与实验结果对比，反复优化模型，得到了以PTFE为增湿腔壁面材料、粘结剂含量为1%的条西安建筑科技大学硕士学位论文件下，收料率与增湿

4、腔截面风速和给料速率影响下的关系。经检验，模型所得的收料率结果，与实验结果吻合，根据模型得出，模拟的收料率随着增湿腔截面风速的增加而增加，且逐渐趋于平缓；模拟的收料率随着给料速率的增加呈现先提高后降低的趋势；模拟收料率的计算需要增加与模拟颗粒数相关的函数；所得最终函数显示，在增湿腔截面风速为6.3m/s，给料速率为6.7kg/min时，收料率能够达到理论上的最佳。关键词：干法悬浮态造粒；数值模拟；气固两相流；颗粒粘结西安建筑科技大学硕士学位论文Anumericalsimulationstudyonthebondingmechanismofsuspendedg

5、ranulegranulesinanewdrymethodSpecialty:ScienceMaterialsName:ZhangNanInstructor:ProfessorDingSongxiongABSTRACTChinaisamajorproducerandexporterofbuildingceramics,andtheenergyconservationandemissionreductionofceramicindustryisofgreatsignificancetoChina’sgreenandlow-carbondevelopment.F

6、loortileofwallofpotteryandporcelainbodypowderpreparationisoneofthemostimportantaspectsoftheceramicproduction,thecurrentceramicenterprisesinourcountrymostlybyspraydryingmethod,usingthismethodofpreparationofgoodqualitybodypowderparticles,buttheprocessiswaterdemandisbig,highenergycons

7、umptionandemissionofpollutants,suchasfaults,thispaperstudiesakindofstatehastheadvantageofenergyconservationandemissionsreductionofNSPsuspensiongranulationtechnology.Intheearlystageofthestudy,inordertoNSPsuspensiontypegranulatingprocessforthepreparationofexperimentandoptimizationexp

8、eriment,waspreparedtomeeti