搅拌釜双层桨叶的优化设计(2)

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4.4.3 单层和双层搅拌器对流场的影响 25

4.4.4 桨叶离底高度L1和桨叶间距离L2不同对流场的影响 26

4.4.5 偏心距离L3不同对流场的影响 26

4.4.6 转速不同对流场的影响 28

4.5 优化结果 28

4.6 搅拌功率的计算 29

5 搅拌釜的其他装置 31

5.1 传动装置 31

5.1.1 电机的选用 31

5.1.2减速器的选用 31

5.1.3 搅拌轴的设计 32

5.1.4 机架的设计 34

5.2 附件 35

5.2.1 支座的设计 35

5.2.2 接管的设计 36

总结..40

致谢..41

参考文献....42

1 绪论

1.1 研究背景及意义

本课题来源于企业委托的设计项目，这个项目是要设计一套全自动DMC复合材料的生产线。该生产线所生产的DMC复合材料主要用于生产窨井盖，DMC复合材料不仅有较高的强度、刚度、耐磨性和耐热性，而且成品稳定性好，制作简单，价格便宜，这对于生产窨井盖来说，具有较高的性价比。目前，企业现有的生产线并不是全自动化的，所以若是设计项目的效果理想，不仅会降低对环境的污染、改善人员的工作环境，还会提高劳动生产力、产品质量和生产效率。而使用了这种DMC复合材料生产的窨井盖，在满足原有条件的同时，也因其不可回收性能而具有防盗的功能。使得企业能够在扩大产能，为企业带来经济效益和发展空间的同时，对社会公共事业做出贡献。

搅拌釜是该生产线上的一部分，搅拌的物料是苯乙烯液体和聚苯乙烯粒子；本课题是对搅拌釜进行设计，并通过PIV粒子图像测速仪和CFD数值模拟的方式对双层桨叶进行研究，比较搅拌器在不同桨叶形式、叶片数、离底高度、桨叶间距、偏心距离和转速等情况下的搅拌釜内流场情况，希望能以较小的能耗得到最优的搅拌效果，实现对搅拌器的优化设计。

1.2 搅拌釜内固液两相搅拌体系的研究现状

1.2.1 国内外实验研究现状

1.2.2 国内外数值模拟研究现状

1.3 结构设计的研究现状

1.4 主要研究内容

设计搅拌釜，确定桨叶形式，对其进行优化设计，参考有关文献和资料，运用数值模拟的方法分析流场，研究桨叶形式、叶片数、离底高度、桨叶间距、偏心距离和转速等因素对搅拌效果的影响，即在其他条件都相同的情况下，逐一改变其中的某个变量，得到优化结果；并用PIV粒子图像测速仪实验对数值模拟进行验证，作为搅拌器优化的依据。

方案如下：

A.设计搅拌釜，包括釜体、搅拌装置、传动装置和附件等。

B.优化桨叶，从实验和数值模拟两个方面来进行研究，若数值模拟与实验得到的流场情况基本一致，则验证了数值模拟的正确性；研究参数有桨叶形式、叶片数、离底高度、桨叶间距、偏心距离和转速等；其中实验是使用PIV粒子图像测速仪，根据激光下的粒子速度和轨迹，拍摄流场，通过计算得到流场的漩涡和速度大小等，由此可以判断并比较桨叶在某一特定位置和转速时的搅拌效果；而数值模拟是用Solidworks建模和Ansys进行数值模拟，分析比较不同桨叶情况下的搅拌釜内的流场，得到优化结果。