水下切粒機切粒室流場模擬及結構優(yōu)化分析.pdf

1、造粒設備在石油化工行業(yè)里是必不可少的加工設備，而水下切粒機是擠出造粒加工設備中的新型設備，具有生產效率高，顆粒產品質量好等優(yōu)點。隨著石化加工行業(yè)的快速發(fā)展，水下切粒機也越來越大型化，以此來進一步提高產量。而目前水下切粒機還存在理論研究不足、機理不清而產生的結構設計不合理或操作參數(shù)設置不當?shù)葐栴}，導致運行中出現(xiàn)了各種問題而無法解決，甚至機組連鎖停車，帶來巨大的經濟損失。
　　本文開展水下切粒機水室流動特性、粒子運動軌跡以及切刀在水室

2、中受力的研究，構建了切粒水室的三維非等溫流場模型，對水下切粒機常見的切粒堆積、纏刀以及切刀磨損嚴重或斷裂等問題的原因進行流體動力學探討。模擬軟件選用了FLUENT，湍流模型采用了Realizable k-ε模型，混合模型采用了DPM模型（離散相模型）。
　　本文的主要研究內容及結論如下:
　　(1)切粒水室入水口處會形成射流，為探究不同射流位置對流場和切粒軌跡的影響，設計了三種不同的入水口。通過數(shù)值模擬分析發(fā)現(xiàn)優(yōu)化徑向入口的

3、設計能夠使切粒排出效率更高，也不容易發(fā)生粒子滯留。
　　(2)對比切粒排出情況和流場的各種數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)切粒水室內大漩渦不利于切粒的排出;外高內低的切向速度，會使切粒水室外圍壓力高，內部壓力小，導致切粒受到朝向切粒水室中心的壓力梯度力，也不利于切粒的排出;另外，高的湍流強度，有利于切粒的分散，對切粒的排出有利。因此，在做切粒水室結構設計時，可以考慮如何防止大漩渦的出現(xiàn)，并且通過湍流打亂外高內低的切向速度分布。
　　(3)通過對切

4、粒水室出水口的流場分析發(fā)現(xiàn)出水口角度的變化對切粒排出效率影響并不大。
　　(4)采用未開孔刀盤結構的切粒水室流場模擬中發(fā)現(xiàn)，刀盤和模板中間區(qū)域會形成低壓區(qū)，部分切粒會在壓力梯度及渦流的作用下向這部分區(qū)域匯集，出現(xiàn)無法排出的情況。采用三種刀盤開孔結構，水流可以直接通過刀盤上的開孔沖入切粒水室低壓區(qū)，在一定程度上打亂原本的渦流，利于水和粒子的輸送排出。
　　(5)進行了切刀在流場中受力情況的研究，得到了切刀切粒過程中受到流場作用