甘蔗叶沼气干发酵密闭螺旋输送器的设计与试验研究

【摘要】：由于资源短缺和环境污染,沼气干法厌氧发酵工艺的发展成为必然趋势。为保证甘蔗叶沼气干法厌氧发酵生产系统进料的连续性和可靠性,保证输送过程结构的气密性,螺旋输送结构广泛用于沼气发酵系统。常规结构的螺旋输送器应用于甘蔗叶沼气干法发酵系统物料输送时,存在喂入困难、结拱、堵塞、气密性差等现象,因此有必要针对这些问题对甘蔗叶沼气干法发酵反应器进料螺旋输送器和密封结构进行改进。本文主要针对甘蔗叶干法厌氧发酵系统进料螺旋输送器进行研究。由于在国内运用螺旋输送器输送甘蔗叶和猪粪混和发酵物研究较少,因此输送物料的物理性质和结构参数对输送性能的影响都需通过试验来确定。第一,本文通过试验确定喂料口的结构形式,由圆形改为矩形;螺旋主体公称直径与筒内壁间应保证适当的间隙,通过结构改进解决了输送过程中,喂入困难,在入口处发生发生翻滚和卡料的问题。第二,通过单因素试验确定有效截面直径、转速、输送间隙、螺距、填充系数对螺旋输送器输送性能的影响。并通过正交试验分析,确定输送能力相对较好的结构参数。第三,运用Matlab软件对结构参数进行优化;并通过Ansys有限元分析软件,模拟物料的输送过程,验证结构的合理性,并确定螺旋体的易损部位。第四,对密封结构的设计,采用腔体结构实现螺旋输送器的内部密封;通过组合密封形式实现螺旋输送器与发酵罐连接处的外密封,并通过试验验证设计结构的合理可靠。 【关键词】：输送物料 螺旋输送器 优化 有限元分析 密封
【学位授予单位】：黑龙江八一农垦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S216.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题的背景8-10
• 1.1.1 沼气干法厌氧发酵技术简介8-9
• 1.1.2 干法厌氧发酵技术发展存在的问题9-10
• 1.2 密闭螺旋输送器在干法厌氧发酵系统中的应用研究10-13
• 1.2.1 国内螺旋输送装置的发展状况10-11
• 1.2.2 国外螺旋输送装置的发展状况11-13
• 1.2.3 国内外螺旋输送器比较分析13
• 1.2.4 沼气干发酵密封螺旋输送机存在的问题13
• 1.3 研究意义与目的13-14
• 1.4 研究内容14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 第二章 螺旋输送器结构研究16-28
• 2.1 物料性质测定16-19
• 2.1.1 试验目的16
• 2.1.2 试验材料与试验仪器16
• 2.1.3 测定方法16-18
• 2.1.4 测试结果与讨论18-19
• 2.2 螺旋输送器主体结构设计19-23
• 2.2.1 螺旋体结构19-21
• 2.2.2 喂料口的结构21-23
• 2.3 输送过程力学和运动学分析23-27
• 2.3.1 输送过程力学分析23-25
• 2.3.2 输送过程运动学分析25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 密闭螺旋输送器输送性能试验研究28-46
• 3.1 单因素试验研究28-31
• 3.1.1 试验研究方案28
• 3.1.2 试验指标和试验因素水平的确定28-29
• 3.1.3 螺旋输送试验装置及试验设备29-30
• 3.1.4 试验材料30
• 3.1.5 试验方法30-31
• 3.2 单因素试验结果与分析31-41
• 3.2.1 有效输送截面直径对输送性能影响31-33
• 3.2.2 螺旋轴转速对输送性能影响33-35
• 3.2.3 输送间隙对输送性能影响35-37
• 3.2.4 螺距对输送性能影响37-39
• 3.2.5 填充系数对输送性能影响39-41
• 3.3 方差结果分析41-42
• 3.4 正交试验42-43
• 3.4.1 统计分析42
• 3.4.2 结果与分析42-43
• 3.5 本章小结43-46
• 第四章 密封螺旋输送器结构参数优化和仿真分析46-62
• 4.1 螺旋输送器结构参数优化46-54
• 4.1.1 优化设计理论概述46-47
• 4.1.2 螺旋输送器整体的优化47-54
• 4.2 结构的有限元分析54-59
• 4.2.1 有限元分析法和ANSYS概述54
• 4.2.2 模块简介54
• 4.2.3 建立仿真建模54-56
• 4.2.4 模拟结果分析56-59
• 4.3 试验验证59-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第五章 密封结构研究62-74
• 5.1 输送器腔体密封62-65
• 5.1.1 物料压缩比62-63
• 5.1.2 料塞形成分析63-64
• 5.1.3 轴端密封装置64-65
• 5.2 螺旋输送器外密封65-68
• 5.2.1 端盖的设计65
• 5.2.2 紧固件的选型和校核65-66
• 5.2.3 组合密封设计66-67
• 5.2.4 组合密封工作原理67-68
• 5.2.5 密封结构整体68
• 5.3 组合密封结构有限元分析68-72
• 5.3.1 有限元模型的建立68-69
• 5.3.2 数值模拟和结果分析69-72
• 5.4 试验验证72-73
• 5.5 本章小结73-74
• 第六章 结论与展望74-76
• 6.1 课题结论74-75
• 6.2 不足与展望75-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-82
• 个人简介82

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