[发明专利]一种基于数值模拟的烧结混合机适宜制粒参数的确定方法

权利要求书

1.一种基于数值模拟的烧结混合机适宜制粒参数的确定方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)采用PFC数值模拟软件进行模拟；

(2)模拟圆筒的直径D_m＝100mm，模拟圆筒的长度L_m＝80mm；

(3)根据混合料的平均粒径确定模拟物料的颗粒直径d_m＝2.5mm；

(4)混合料的堆比重ω为2.0×10³kg/m³，因此确定模拟物料的颗粒密度ρ＝2.0×10³kg/m³；

(5)模拟物料与筒壁的摩擦系数μ＝1.0，模拟的时间步长step为1.16×10^-5s，杨氏模量Y为1.0×10⁷N/m^-2；

(6)设计不同的弗劳德准数Fr分别为：2.5×10^-3、3.5×10^-3、4.5×10^-3、5.5×10^-3、6.5×10^-3、7.5×10^-3，设计不同的圆筒充填率Φ分别为：7％、10％、13％、16％、20％、25％；将设计的弗劳德准数Fr与圆筒充填率Φ进行两两组合，得到不同弗劳德准数Fr与圆筒充填率Φ的制粒参数组合；

(7)根据公式计算得出不同弗劳德准数Fr下的用于模拟的圆筒转速N_m分别为：

当Fr＝2.5×10^-3时，

当Fr＝3.5×10^-3时，

当Fr＝4.5×10^-3时，

当Fr＝5.5×10^-3时，

当Fr＝6.5×10^-3时，

当Fr＝7.5×10^-3时，

从而得到与弗劳德准数Fr相对应的用于模拟的圆筒转速N_m和充填率Φ的制粒参数组合；

(8)根据公式计算得出用于模拟的不同充填率Φ所对应的物料颗粒个数m分别为：

当Φ＝7％时，

当Φ＝10％时，

当Φ＝13％时，

当Φ＝16％时，

当Φ＝20％时，

当Φ＝25％时，

从而得到与预先设计的不同弗劳德准数Fr和不同充填率Φ相对应的用于模拟的圆筒转速N_m和物料颗粒个数m的制粒参数组合；

(9)对预先设计的不同弗劳德准数Fr和不同充填率Φ的制粒参数组合所对应的不同圆筒转速N_m和不同物料颗粒个数m组合采用PFC数值模拟软件进行数值模拟，模拟条件及参数见表2；

表2 模拟条件及参数

参数	值
m]]>	100mm
m]]>	80mm
m]]>	2.5mm
颗粒密度ρ	3kg/m3]]>
时间步长step	-5s]]>
摩擦系数μ	1.0
杨氏模量Y	7N/m-2]]>
弗劳德准数Fr	-3、3.5×10-3、4.5×10-3、5.5×10-3、6.5×10-3、7.5×10-3]]>
m]]>	29.7、35.1、39.8、44.0、47.9、51.4r/min
圆筒充填率Φ	7、10、13、16、20、25％
物料颗粒数m	5376、7680、9984、12288、15360、19200个

(10)对模拟组合的结果进行观察；

(11)根据对模拟结果的观察，将弗劳德准数Fr、充填率Φ和物料运动状态三者之间的关系列于表3中，其中SL表示滑动、Cas表示滚动、Cat表示泻落；以物料在靠近泻落区的滚动区所对应的弗劳德准数Fr和充填率Φ分别作为适宜的弗劳德准数Fr_s和实际生产中混合机的适宜充填率Φ_s；

表3 弗劳德准数Fr、充填率Φ和物料运动状态三者之间的关系

适宜的制粒参数在最靠近泻落区的滚动区选择，从表3中可以看出，适宜的弗劳德准数Fr_s在4.5×10^-3～5.5×10^-3范围内接近5.5×10^-3时，适宜的充填率Φ在10％～13％范围内接近13％时为最佳；

(12)根据公式计算得出实际生产中混合机的适宜转速N_s在5.6r/min～6.2r/min范围内接近6.2r/min时为最佳，适宜充填率Φ_s在10％～13％范围内接近13％时为最佳。