搅拌式厌氧发酵罐关键部件虚拟分析及优化

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1、学校代码：学号：分类号：密级：泰大硕士学位论文题目：搅拌式厌氧发酵罐关键部件虚拟分析及优化作者：王伟指导教师：廖宇兰教授王金丽研究员类另专业型专业：农业机械化时间：二一五年四月TheVirtualAnalysisandOptimizationoftheagitatinganaerobicfermenter，海南大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集

2、体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：曰期：年月学位论文版权使用授权说明本人完全了解海南大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权海南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密论文在解密后遵守此规定。本人已经认真阅读“高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的学位论文提交“高校学位论文全文数据库”中全文发布，可按“章程”中规定享受相关权益。同意论文提交

3、后滞后：口半年；□一年；年发布。摘要发酵罐（又称为反应器）一般指工业或农业上用来进行微生物发酵的装置。在气候炎热的热带地区，发酵耀优势有二：第一，温度优势，对发酵的温度进行合理控制一般发酵温度在°—°左右；第二，农业废弃物（蓄禽粪便，甘蔗叶、香蕉茎等）的循环利用，可以减少环境污染。尤其是搅拌式发酵罐以其独有的沼气发酵优势具有被广泛应用的前景，因此对沼气发酵罐的运行方式和结构进行研究是很有必要的。为了获得较好的产气效果，设计了一种搅拌式沼气干法发酵罐，保证物料与微生物在发酵过程中能得到均匀混合，实现厌氧微生物与物料很好的结合。本课题对搅拌式发酵罐的搅拌组件、

4、叶片等关键零部件在设计的基础上，作进一步理论上的研究分析。根据受力分析，利用技术及有限元软件对这些部件进行静力学分析、动力学分析，为搅拌式发酵罐的结构优化和性能改善提供了理论依据。利用三维建模软件对搅拌式发酵罐各部件进行三维建模，并装配成装配体，对其进行干涉检查，确保各零部件之间无干涉，为后续分析提供模型支持。另外对发酵罐模型进行了简单的运动仿真，得到搅拌器组件的运动速度，为后续分析提供数据支持。对搅拌器组件进行静力学理论分析和有限元模拟，得到了搅拌器组件的应力、应变云图，在传动轴处应力集中明显，出现最大应力，应力值为叶片中间变形比较明显，最大变形为。对搅

5、拌器组件进行动力学理论分析和有限元模拟，得到了搅拌器组件的前阶固有频率和临界转速。研究了搅拌器组件在力的作用下的谐响应分析，得到了搅拌器组件的应力、位移响应曲线。基于搅拌器组件静力学动力学分析对其进行优化，优化圆整后搅拌器组件尺寸如下：叶片厚度、叶片长度，支撑杆宽度，，传动轴连接圆盘（支撑轴连接圆盘）宽度，，传动轴连接圆盘（支撑轴连接圆盘）直径。关键词：搅拌式发酵罐；搅拌器组件；传动轴；叶片；AbstractFermenter(alsocalled“”。，、，ctingdiskdiameter400mm.KEYWORDS:agitatingfermente

6、r;agitatorcomponent;transmissionshaft;blade;Workbench目录绪研究背景和意义选题的目的和研究现状选题的目的国内外研究现状研究内容及方法小结厌氧发酵工艺流程简要介绍原料收集准备原料预处理装罐厌氧发酵发酵控制及记录实现循环利⋯⋯：小结搅拌式发酵罐的建模及运动分析虚拟设计概况搅拌式发酵罐建模干涉检查运动仿真小结搅拌式发酵罐搅拌器组件的静力学分析有限元分析简介发酵罐搅拌器组件的静力学分析发酵罐搅拌器组件的模型建立设置材料参数发酵罐搅拌器组件的网络划分发酵罐搅拌器组件有限元的加载力设定及其求解发酵搅拌器加载力设定及约

7、束发酵罐搅拌器组件仿真及分析小结搅拌式发酵罐搅拌器组件的动力学分析模态分析模态分析理论模态分析流程结果分析确认搅拌器组件的临界转速分析搅拌式发酵罐的谐响应分析搅拌器组件谐响应理论分析谐响应分析过程及结果分析小结基于静力学和动力学的分析的优化结构优化简介6.2优化过程设置结果分析处理敏感度介绍响应面介绍优化数据总结与建议总结建议致海南大学硕士学位论文绪论研究背景和意义在能源和环境的双重压力背景下，可再生清洁能源的开发利用成为当今世界发展的趋势，已引起世界各国政府和研究者的关注。有许多国家都制定了相应的开发研究计划，并形成了各具特色的生物质能源研究与开发体系，

8、拥有各自的技术优势。生物质能源是一种可再生清洁能源，可以使农林、工