[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

摘要

本发明公开了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：通过PFC数值模拟软件对物料在不同制粒参数组合条件下在混合机中的运动状态进行数值模拟，根据模拟结果观察物料的运动状态，以物料在靠近泻落区的滚动区所对应的制粒参数为标准作为混合机适宜的制粒参数的判断标准来确定实际生产中混合机的适宜制粒参数。本发明通过数值模拟软件对物料在混合机中的运动状态进行模拟，无需进行制粒试验，降低了人力物力和财力。本发明通过观察模拟后物料在混合机中的运动状态来确定混合机适宜的制粒参数，与在制粒试验过程中观察相比更加容易、方便和直观，且可反复进行观察，避免了试验过程中观察不清又不可重复观察的缺点。

主权项

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圆筒直径D_m100mm圆筒长度L_m80mm颗粒直径d_m2.5mm颗粒密度ρ2.0×10³kg/m³时间步长step1.16×10^‑5s摩擦系数μ1.0杨氏模量Y1.0×10⁷N/m^‑2弗劳德准数Fr2.5×10^‑3、3.5×10^‑3、4.5×10^‑3、5.5×10^‑3、6.5×10^‑3、7.5×10^‑3圆筒转速N_m29.7、35.1、39.8、44.0、47.9、51.4r/min圆筒充填率Φ7、10、13、16、20、25％物料颗粒数m5376、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。