粉粒料背压式喂料装置的机理研究

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1、分类号密级硕士学位论文题目：粉粒料背压式喂料装置的机理研究英文并列题目：ResearchontheMechanismofBack-pressureFillingDeviceforPowdersandGranules研究生：惠顺利专业：包装工程研究方向：运输包装导师：钱静副教授指导小组成员：学位授予日期：2015年6月19日答辩委员会主席：张新昌江南大学地址：无锡市蠡湖大道1800号二○一五年六月本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为

2、获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年士月3日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定:江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将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、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。摘要摘要随着现代工业日新月异的发展，粉粒料包装在工业生产中逐渐崭露头

3、角并日趋成熟。传统粉粒料包装行业存在粉尘污染、操作环境恶劣、生产效率较低等诸多弊端。在当今环境保护、工业自动化与智能化的国际形势下，传统粉粒料包装形式已不能满足新型包装工业的需求。随着粉粒料包装范围的愈加广泛，研发新型喂料装置已变得刻不容缓。近年来，国际上出现一种新型粉粒料包装方式—背压式喂料装置，其背压喂料系统具有无机械易损件、包装效率高等优点，成为粉粒料包装技术的首选。背压式喂料装置的机理涉及多学科理论，本文在粉粒料流动性测试和背压极限值计算基础上，基于FLUENT数值模拟方法，研究背压式喂料装置的工作机理。根据Jenike流动函数法，研究了三种粒径的砂、P.C32.

4、5水泥粉体和9组配合比干混砂浆的流动性能。试验表明，砂的流动性随粒径的增大而变好。随配合比由1:9至9:1，9组干混砂浆流动函数的斜率逐渐增大，流动函数FF（FlowFunction）值呈非线性逐渐下降趋势，流动性能逐渐变差。M5、M10商用工业砂浆的流动性测试及壁面摩擦试验，为背压极限值计算及结构优化提供了物料性能参数。以Janssen理论和Rankine应力状态为理论基础，在分析稳态流动时动态应力分布的基础上，探讨背压极限值。分析物料性能对背压极限值的影响，研究表明背压极限值随内摩擦角的增大而增加。针对M5工业砂浆物料对象，得出背压装置的上背压仓背压值介于1.703k

5、Pa~10.530kPa，下背压仓背压值介于0.462kPa~14.401kPa，为背压喂料系统的数值模拟提供了背压值参数。在背压式喂料系统的数值模拟中，以M5工业砂浆为例，采用欧拉多相流模型，基于FLUENT软件模拟了不同背压值和不同料位高度的物料流体场。模拟结果表明，背压值为7kPa~12kPa时，出口平均速度随背压值增加而显著增大；背压值为12kPa时，该装置达到最佳喂料性能。在不同料位高度的数值模拟中，当背压值12kPa，模拟结果得出，最佳料位高度为0.80m，背压装置的生产能力可达98.8t/h。利用Jenike料仓设计方法，合理优化了影响背压喂料装置的参数：料

6、仓半顶角、背压面积。结果说明，背压装置优化后锥形仓料斗半顶角为15°、背压仓面积为0.08m2。FLUENT数值模拟验证显示，当背压值12kPa时，优化后该装置的生产能力为106.668t/h，较之前增幅8.25%。课题的创新点在于：在粉粒料流动性能测试中，采用Jenike流动函数法表征了典型粉粒料的流动性参数，奠定了课题研究的试验基础；在背压极限值的探讨中，分析了稳态流动时的动态应力分布，提高了计算精度，更符合实际应用。关键词：粉粒料；流动性能；背压极限值；数值模拟；结构优化IAbstractAbstractWiththerapiddevelopmentofmodern

7、industry,powderandgranularmaterialspackaginggraduallyemergeinindustrialproductionandbecomeincreasinglymature.However,thetraditionalpowdersandgranulespackagingindustryhasmanyshortages,suchasdustpollution,pooroperatingenvironment,lowproductionefficiency.Intoday'sinter