风选通道分析及优化设计

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1、机械设计与制造第2期10MachineryDesign&Manufacture2009年2月文章编号：1001—3997(2009)02—0010—03风选通道分析及优化设计术李金亮吕传毅杨先海(山东理工大学机械工程学院，淄博255049)SimulationandoptimizationofflowfieldofbellowsLIJin-liang，LVChuan-yi，YANGXian—hai(SchoolofMechanicalEngineerShandongUniversityofTechnology，

2、Zibo255049，China)中图分类号：TH12，TB126文献标识码：A1风选原理运动轨迹可分为两个阶段，第一阶段是物料体完全处于有风区，第二阶段是物料体落入无风区时的情况。风力分选是利用固体废物中的各种物料体在空气介质中不同在通道中，破碎后的轻质垃圾大多在上层区域运动，要回收受力下的沉降规律差异而将它们分离的。众所周知，城市生活垃圾利用的废塑料大多包含在上层运动轻质垃圾中。要使轻质物料在的成分非常复杂，由于气固两相之问相互作用的机理相当复杂，研通道中稳定有序的运动，必须研究影响其运动的主要因素。由于究

3、难度极大，为了简化求解过程，在建立数学模型之前，首先根捌顷经风选后的轻质垃圾要落到振动筛分、输送装置上，因此为使下斜气流风选装置内气相和城市生活垃圾颗粒相流动的实际情况对一阶段物料的筛分输送有效工作，需要确定出口的风速大小及方其做了一定的简化。风选机入口采用的倾斜式，气流沿倾斜方向向，最终达到风选装置与振动筛分输送机械的协调一致。稳定运动，如图1所示。根据流体力学的知识，气体流场对颗粒的运动扩散起着决定性的支配作用，气体流场模型的建立也直接影响着颗粒运动模型的建立。气流场中流体的流动分为层流和湍流，从试验的角度

4、来看，层流流动就是流体层与层之间相互既没有质量的传递也没有动黾的传递；而湍流则相反。风力分选的气流场流体流动一般都足湍流，掌握气力输送中湍流的运动规律，并对其进行有效地控制和合理的利用，对风力分选率的提高有重大的意义。蘑物质混合物质轻物质图1风力分选示意图2通道模型的建立及仿真分析物料体在重力G和气流作用P的共同作用下，向着合力R如图2所示，为试验台的风选通道的几何模型，风选时A、B、的方向运动。合力R与重力G之问夹角的正切成为该物料的飞C区的风选段区间，以风口Q为起点算起分别是『0，14oo1，行系数，该值愈

5、大，物料被气流带走的距离愈大，反之则愈小。其[1400，2700]，和[2700，3500]mill。★来稿日期：2008—04—25★基金项目：国家自然基金资助项目(50575130)第2期李金亮等：风选通道分析及优化设计11呈现水平气流。由于在通道内气流变化梯度比较大，物料的运动方向经常性的发生改变，这就是试验中轻质物料在风力的作用下，落^重组分区或者混合区的主要原因。在图3中，选择风力场中靠近E封盖区域内几个具有代表性的数据点，根据其每点处的方向及对应口的速率大小，分析其变化趋势，得到风速变化函数和风力方

6、向函数。风速大小变化函数：一14．6x+38．8x238．8x+17．9重组分区混合区气流方向角的变化函数：一35x+7z_7+33．4图2几何模型式中：一水平长度，ram；一速度值，m／s；一气流方向角，。。为使通道内的物料保持松散状，并使其中的重物质比较容易从图3中可以看出，风选通道内的速率在进口、出口处的气的排出，通道下方的底板有较大倾角，且处于振动状态。向上倾斜流速率变化比较大，即整个气流场的气流速度变化梯度大，如图送风时，物料被气流带走的距离比向下倾斜送风时的距离大，有4所示，这主要是由于进出口处压力

7、变化较大引起的。在图3中利于分选效率的提高。通过在试验台上的分选试验，研究了分选气流入口处的速率很大，破碎后的垃圾靠自重落人风力作用区域设备在倾斜气流工作时的物料比重、气流速度和倾斜角参数对分后，会获得很大的初始速度，方向沿着风速方向，这样越靠近上壁面，轻质物料会和壁面碰撞接触，从而发生动量传递，引起垃圾的运选率的影响，确定了在气流速度为10m／s时，倾斜角(风口与水平动方向和速率的改变，致使一些轻质垃圾(如废塑料、纸等)落入混方向夹角)为(13～18)。时是比较理想的取值范围。在单因素分析合区或者重组分区，这

8、不利于轻质垃圾在气流场内的分选。所以有的基础上，又对这三参数进行正交试验分析，最后得到气流速度必要对上壁面形状进行改进，使靠近L擘面的内部气流均匀平缓。10m／s，气流倾角14。，风口高度1000mm。—瓣驻陵隧譬●由于当压力为1MPa及温度为2a℃时，空气密度为(1．18xlO6)kg／嚣一m。而风选过程中应用的风压不超过1MPa，所以实际上可以忽略篙墨空气的压缩性，而将其视为具有液