粉碎机粉碎室内气固两相流场特性的测试-机械工程专业论文.docxVIP

内蒙 内蒙古科技大学研究生学位论文 PAGE PAGE III 目 录 摘 要I AbstractII 1. 绪论 1 1.1 引言 1 1.2 粉碎室内多相流研究的国内外现状 2 1.3 多相流测试技术现阶段测量方法 5 1.4 粉碎室内气固两相流试验测试的难点分析 6 1.5 虚拟仪器简介 8 1.6 本章小结 9 2. 基于虚拟仪器的气固两相流试验研究 10 2.1 本课题研究内容 10 2.2 粉碎室内测量环境和条件简述 10 2.3 试验仪器选型 11 2.4 试验台搭建 12 2.5 本章小结 19 3. 基于 LABVIEW 的数据处理与分析 20 3.1 数字信号处理 20 3.2 LABVIEW 数据滤波模块简介 24 3.3 数字滤波器程序设计 24 3.4 实验数据处理及分析 30 3.4.1 气流场压强分布测量 30 3.4.2 气固两相流场压强分布测量 35 3.4.3 结果分析 38 3.5 本章小结 40 4. 粉碎室内压强分布的强度图分析 41 4.1 粉碎室内空间压强强度分布图实现方案 41 4.2 BP 神经网络简介 42 4.3 遗传算法简介 47 4.4 基于 LABVIEW 的遗传神经网络程序设计 49 4.5 压强强度图分析 56 PAGE PAGE IV 4.6 本章小结 65 总 结 66 参考文献 67 在学研究成果 70 致 谢 71 PAGE PAGE 1 1. 绪论 1.1 引言 本课题来源于国家自然科学基金青年科学基金资助项目，项目 名称为：锤片式饲料粉碎机新型筛分机理研究及优化设计；内蒙古自然科学基金 资助项目（2014MS0534）。图 1.1 为新型锤片式饲料粉碎机样机。 图 1.1 新型锤片式饲料粉碎机样机 我国乃至世界各国的工业结构中，饲料工业成为其中不可缺少的基础产业， 是农、牧业和农副产品加工业之间相互联系的关键纽带。饲料加工过程中重要设 备之一就是饲料粉碎机[1]，由于锤片式粉碎机具有良好的通用性、结构简单、价 格便宜、适应性强、工作可靠等优势，得以广泛应用。在中国，传统卧式锤片式 粉碎机使用量很大，尤其是中小型饲料粉碎机，仍然占据很大的使用比例。因粉 碎室内存在物料环流层，造成物料升温大、耗能高和物料过粉碎等诸多问题[2]。 为了使传统锤片式粉碎机存在的问题得以解决，新型锤片式饲料粉碎机采用 了不同于常规的粉碎和分离方式，将环形齿板安装在粉碎室内壁，通过齿板和锤 片的摩擦及击打来粉碎物料，并在上置的分离装置中对物料进行分离[3]。工作原 理（如图 1.2 所示）：被锤片粉碎后的物料，在旋转锤片的抛送作用及其产生的 气流场的输送的双重作用下被输送到分离装置中的筛面上进行分离，筛分时，达 到筛分粒度条件的物料颗粒透过筛面，并从出料口出料，而未透筛的物料颗粒在 粉碎室内的负压吸附和重力的双重作用下沿回料管回到粉碎室被再粉碎。 图 1.2 粉碎机工作原理图 在粉碎机粉碎室中，良好的多相流场的压强结构和特性是物料被合理粉碎、 顺利输送和回收的必要条件，是影响粉碎机物料粉碎、分离和功耗的重要因素， 因此，对新型锤片式粉碎机粉碎室内多相流场压强特性进行的研究是研究粉碎机 的粉碎和筛分机理以及对整机进行优化设计的关键所在。 本课题将采用虚拟仪器技术对新型筛分原理粉碎机的粉碎室内气固两相流 进行试验研究，目的是通过试验测试获取其压强场的真实分布情况，为粉碎机的 优化设计提供理论依据。 1.2 粉碎室内多相流研究的国内外现状 粉碎机粉碎室在工作状态下内部存在气固两相流场即物料环流层，其复杂的 内部机械结构、锤片组的高速旋转、流体粘性及动静部件间的相互干扰，决定了 粉碎室内部的流动必然是一个及其复杂的三维的、粘性的非定常流动，在不同的 运行工况下，存在着流动分离、二次流、尾迹流、间隙流和各种涡流等复杂流动 现象[4]，其流型繁杂而且参数众多,目前，对此类流动变化规律的特性仍没有一 个可以完整地阐述和统一的理论模型，因此，对粉碎机粉碎室内气固两相流流动 规律的研究成为许多学者和科技工作者争相探索的热点话题。 国内外研究者在对粉碎室内气固两相流做的大量的试验研究的基础上，提出 两种物料环流理论。 第一种理论：早期的理论认为，粉碎室内存在物料环流层，由于离心力的作 用，物料颗粒中较大的颗粒紧贴筛面运动，从而阻碍细小颗粒过筛，影响筛分效 率，因此，必须破坏物料的环流层，才能避免物料被过细粉碎，提高透筛效率。 1959 年西德科学影片研究所的 Friedrich 首先采用高速摄影机[5-7]对一组固 体物料颗粒在粉碎机粉碎室内的运动情况进行了试验。 苏联学者 B·C·KpcomHoB 等人运用高