磁力搅拌论文（共11篇）
磁力搅拌论文 篇1
搅拌器一般使用在物料混合和反应器中, 它的常规密封分为填料密封和机械密封, 特殊工况可选择双端面机械密封, 极其特殊工况可选择磁力传动密封, 但是随着近年来磁力传动密封技术不断完善, 价格大幅降低, 使其在密封行业大有竞争力, 但是很多企业由于没有接触过此类装置, 不敢贸然使用, 本文就对此装置进行应用分析探讨。
目前磁力传动密封只用在极毒或易燃易爆物料的搅拌和反应上, 它有一个其它密封所不能替代的优点, 它的结构决定了这个优点, 可以达到完全密封状态下工作。一般工况都是考虑泄漏, 这里提出的是完全密封, 就是说容器内的物料既不会泄漏出来, 外面的介质也不会进去。这里需要做一个对比举例说明, 比如容器内需要混合两种物料, 分别为苯和三氟化硼乙醚络合物, 如果选用填料密封或单端面机械密封, 将会有液态的物料挥发出的苯蒸汽和三氟化硼从填料密封处溢出, 会对外部人员造成伤害;如果选用带冲洗液的单端面机械密封或双端面机械密封, 将会出现外部高压的密封液渗透到内部混合物料中去;如果选用三端面机械密封, 安全效果是有了, 但是此机械密封的造价非常高昂并且运行非常复杂, 因为它需要一路密封液和一路冲洗水, 还得对这两路液体进行循环、隔绝处理。还有一种选择就是单端面干磨机械密封 (不是干气密封) , 可以充入惰性气体保护 (如氮气等) , 但是它的弊端很大, 使用条件很窄, 比如干磨机械密封的线速度不能超过2m/s, 使用时有尖锐的噪声, 使用3个月时开始有石墨粉末形成, 使用周期很短 (半年至一年) 等。因为此机械密封是密封特殊物料, 使用要求上要尽量延长使用周期, 因为更换时需要工艺处理有毒有害物料, 每处理一次都是一次危险隐患。所以磁力传动密封是首选。
前面说的都是理论情况, 在实际的企业生产中, 不可确定性因素还是非常多的, 选择磁力传动密封相对于普通的机械密封还是价格稍微有些贵的, 其使用时也需要特别注意, 从结构上, 我们要了解掌握, 这样使用起来才能得心应手。
磁力传动装置是一种新颖非接触传动机械, 它的驱动原理是磁的库仑定律, 并且它是一个整体装置, 它的构造很简单, 就是一个隔离套隔离开两个永磁体, 这两个永磁体有各自的固定部件将其固定在一起, 相互可以传导力矩。它的动力来源是电机, 中间有个减速机将电机的转速降到工艺要求的转速通过磁力传动装置传给搅拌轴和搅拌桨。这是整个搅拌装置, 与它连接的是容器或反应釜, 这里必须提一下它的结构形式, 因为这个决定磁力传动的启动和维护。有的反应釜内设有加热盘管, 外部有保温或冷却夹套, 还有设置搅拌机械挡板的。
磁力传动在实验室使用时间非常长久, 而且技术非常成熟, 因为实验室都是小型设备, 并且操作人员素质高, 精心使用, 误操作几乎没有, 但在企业就不一样了, 大多为中、大型设备, 有众多不确定性因素。所以应用起来就得格外重视、小心。启动之前要检查工艺阀门和安全附件 (有用氮气密封的就会有安全阀) 是否正确无误。装入混合或反应液是否达到工艺要求的量。用手盘电机, 至少带动搅拌轴完整转动一周, 应感觉省力并无卡滞现象和金属接触感, 检查减速机油位是否正常。第一次启动时应点动电机确认电机转向符合要求, 并在无压状态下, 用替代介质运转2小时, 如一切正常, 方可正式投料使用。有条件的应在操作控制岗位上安装电机电流表以便及时观察运转情况。
在企业使用, 还需要注意一下几点:1.在运输和安装时要对磁力传动装置格外小心, 不能碰撞, 如果使用皮带驱动转子, 皮带不宜过紧, 以免搅拌轴转轴受到过大的侧面压力。安装时搅拌轴的垂直度应保证在0.25/1000以内, 以保证搅拌转轴正常运行时不给磁力传动装置带来侧面压力。2.加热容器内物料时应先使用内部盘管加热, 待物料升温后再用夹套加热保温, 以便最大降低容器内的热应力。3.进入容器内的物料粘度必须符合原设计, 不得随意更改物料使用, 粘度过大会增加电机符合造成超电流烧坏电机, 甚至搅拌不动。4.如果被搅拌的物料线速度达到6m/s或者更高, 应考虑瞬时线速度太大对磁力传动装置的影响, 必须采用下面两种方式进行操作:一是采用低液位启动, 液位应控制在距离容器底部250mm-350mm之间启动, 在运转状态下加料至工作状况要求;一是采用变频调速启动。5.在正常运转时, 如果发生异常尖叫或振动, 则应停车检查原因, 消除异常现象后方可再次启动。
磁力传动装置的检修是很简单的, 但是有要领, 掌握要领后便可轻松解决检修的难题。1.拆卸前, 首先要清理容器内的物料并置换合格, 以免物料对拆卸人员造成不利影响。2.如果需要更换搅拌器桨叶、挡板、导流筒等部件, 务必松开容器上盖螺栓, 将上盖吊起, 逐件拆开更换。3.检修磁力传动装置, 则不需要打开容器上盖, 只要松开与容器连接的螺母即可吊起磁力传动装置, 然后拆去与搅拌转子连接的螺钉, 转轴仍放进容器内, 待检修完毕后再回装在一起。磁力传动装置和容器相连的磁钢使用的是2个全碳化硅的深沟球轴承和1个全碳化硅的平底推力球轴承组成支撑, 保持架均为PTFE, 非常易碎, 如需拆卸更换, 第一次必须请专业有经验的人员进行, 学习后方可企业自己拆卸、安装。4.整个检修过程中, 在任何情况下, 都不可使用铁锤敲打各个零部件, 以免影响安装精度和损坏精密部件。
总之, 磁力传动搅拌器发展前景是非常可观的, 目前没有被广大企业所接受, 是因为大多数企业不接受新技术和新事物, 不愿意在革新新技术上进行尝试, 现在的管理层应该树立无功便是过的理念, 碌碌无为便是对企业的最大损害, 要勇于担当, 专研新技术。使新技术早日在企业中发挥应有的作用。
磁力搅拌论文 篇2
一、冬施条件
我国行业标准《建筑工程冬期施工规程》JGJ104-97规定，当室外日平均气温连续五天稳定低于5 ℃，即满足冬期施工条件.二、生产准备
1、施工前及时掌握天气预报的气象变化趋势及动态，并安排专人记录，以利于安排施工，做好预防准备工作。
2、进入冬施前，材料主管根据任务量情况作好原材料的采购计划，储备充足的原材料，防止生产过程中因材料断档而影响连续生产。
3、严把进料关，各种原材料进场后，验收其质量证明书，并按标准要求进行严格的复检，禁止不合格的材料进入生产过程。
4、砂石料应提前备料，依次堆放，使其含水率降低并保持均匀一致。生产时，去除外面一层冻层（必要时对集料进行覆盖），使用里面干燥未冻的砂石料，以保证混凝土质量。
5、掺加含有早强减水剂，以保证混凝土在达到受冻临界强度以前不受冻害。
6、搅拌用水利用蒸汽加热，采用抽水箱和贮水箱两级加热方式，蒸汽及输水管外包发泡聚氨酯保温，一般极限水温不超过80 ℃。
7、当只加热水不能满足要求，必要时对骨料缓冲仓和搅拌机内通入蒸汽，加热骨料及机体，以保证混凝土的出机温度。
8、输水泵、水箱、外加剂泵、外加剂箱等加盖保温房，以免热量损失或冻裂泵体。
9、各气动支路、三联件等易冻部位都通用蒸汽进行预热，保证开关动作灵活可靠，保证混凝土的正常生产。
10、混凝土搅拌车罐体外加保温罩，减少运输途中热量损失。
11、搅拌和输送设备提前更换防冻液，根据不同阶段气温更换相应的低温机油和低温燃油，以保证能够在负温条件下正常工作。
12、质检员每天检测砂、石料的含水率，并折算至配合比中，遇雨雪天气要增加检测次数。
13、质检员每班最少4次测量水和骨料的入机温度和混凝土的出机温度，确保出机温度不低于15 ℃，入模温度不低于5 ℃。
三、控制措施
1、将加热的水、砂石料、添加剂与水泥按如下顺序投入搅拌机进行搅拌：中砂、碎石、热水、水泥、添加剂，以保证先期投入的砂石料和水的混合物在与水泥接触时温度不超过60 ℃，确保水泥不发生假凝现象。
2、3、搅拌时间适当延长50%左右，保证混凝土搅拌均匀。尽量减小水灰比，泵送混凝土在保证能够泵送的前提下，坍落度控制在16cm ~180cm以内，非泵送混凝土在保证能够卸出罐的前提下，坍落度控制在12cm 以下，以降低发生冻害程度。
4、混凝土运输车罐体上加盖保温罩，以减少运输中热量损失，每车混凝土打完后，运输车司机及时冲洗掉进料口及出料口的混凝土，以免污染路面。同时目测混凝土的和易性及坍落度情况，如有异常及时通知质检员和程控员进行调整，并查明其原因。
5、混凝土浇筑现场，搅拌站和运输车之间保持通讯畅通，以便由浇筑现场统一指挥。泵送施工时加强运输车运输速度，减少运输时间，保证生产运输的连续性，减少混凝土在车泵管道内的停留时间，防止温降过大堵管，确保混凝土入模温度不低于5 ℃。
6、混凝土出机温度计算
混凝土拌合物出机温度宜按下列公式计算： T1= T0-0.16(T0-Ti)(B.1.2)式中 T1——混凝土拌合物出机温度（°C）； Ti——搅拌机棚内温度（°C）。T1＝15.94-0.16*（15.94-10）＝15 oC 混凝土拌合物经运输到浇筑时温度宜按下列公式计算： T2=T1-（αt1+0.032n)(T1-Ta)式中T2——混凝土拌合物运输到浇筑时温度（°C）；
t1——混凝土拌合物自运输到浇筑时的时间（h)； n——混凝土拌合物动转次数；
Ta——混凝土拌合物运输时环境温度（°C）； α——温度损失系数（h-1): 当用混凝土搅拌车输送时，α=0.25； 当用开敞式大型自卸汽车时，α=0.20； 当用开敞式小型自卸汽车时，α=0.30； 当用封闭式自卸汽车时，α=0.1； 当用手推车时，α=0.50。
四、混凝土热工计算
1、混凝土拌合物的温度按下式计算：<<混凝土结构工程施工及验收规范>>(GB50204—92)To=[0.9(WcTc+WsTs+WgTg)+4.2Tw(WgPgWg)+c1(PsWsTs+
PgWgTg)
－
c2(Ps
×－
PsWs
－÷
Ws+PgWs)][4.2Ww+0.9(Wc+Ws+Wg)] 式中：
To——混凝土拌和物的温度(℃)；
Ww、Wc、Ws、Wg——水、胶凝材料、砂、石的用量(kg)； Tw、Tc、Ts、Tg——水、胶凝材料、砂、石的温度(℃)； Ps、Pg——砂、石的含水率(％)；
c1、c2——水的比热容(kJ／kg．K)及溶解热(kJ／kg)。
当骨料温度>0℃时，c1=4．2，c2=0 当骨料温度≤0℃时，c1=2．1，c2=335 b、混凝土拌和物的出机温度
按下式计算：
T1=To－0．1 6(To－Tb)式中：
T1一混凝土拌和物的出机温度(℃)； Tb一搅拌机棚内温度(℃)。
c、混凝土拌合物经运输至浇筑成型完成时的温度按下式计算：
T2=T1-(at+0．032n)(T1-Ta)式中：
构筑引资“磁力场” 篇3
就在此次洽谈会上，来自韩国的50余家企业和山东省内的200余家企业就信息通讯、机械制造、交通运输、建筑材料、电子产品及家电、纺织服装、化工医药、食品加工等产业领域的高新技术项目进行了洽谈，签订合作协议92份，合作金额6.5亿美元。
随着经济全球化的发展，区域性经济合作与集团化发展的步伐日益加快，亚洲地区特别是东亚地区经济与技术的交流与合作日趋活跃。鲁韩企业高新技术项目洽谈会，是中国、山东和韩国双边企业界在经济、技术方面的一次成功的交流与合作，是双方寻求经贸合作共赢的又一次成功实践。这次洽谈会的成功举办为促进中韩两国在经济、技术方面的合作产生了更为广泛而深远的影响。
自古以来，山东就与世界各国特别是东北亚国家和地区保持着紧密的联系，是中国经济发展最具活力的地区之一。改革开放以来，山东经济一直持续、快速、健康发展，产业结构日趋合理，现代化工业体系已经基本形成。进入新世纪，作为中国改革开放前沿，山东省继续扩大对外开放，致力于打造与世界各国、特别是东北亚各国和地区的合作平台，明确提出了“加快山东工业化发展步伐，承接日韩产业转移，建设山东半岛制造业基地”的战略方针，积极寻求与世界各国、特别是韩国等亚洲国家的经济与技术合作。
从山东的基础条件看，具备实现这一目标的诸多优势。
从区位条件看，山东地处中国东部沿海，北邻北京、天津，南与“长三角”相望，西面是广阔无垠的中原大地，处于环渤海经济圈与黄河经济带的交汇点上，在参与国内、国际竞争方面，区位十分优越。
从资源条件看，山东矿产资源丰富，石油、煤炭、天然气产量居全国前列，是中国重要的能源基地。海洋资源得天独厚，海岸线长达3100公里。劳动力资源达6800多万人，科学家和工程师14万人，人力资源十分丰富。山东本省连同周边地区，共有3亿多人口，市场潜力巨大。
从基础设施方面看，山东高速公路通车里程突破3000公里，居全国第一位，全省17个市和重要物资集散地之间均由高速公路连接；铁路纵穿南北、横贯东西；航空业发展迅速，已建成济南、青岛、烟台三个国际机场；沿海港口众多，同100多个国家的300多个港口通航；山东电网是全国六大电网中惟一的省级独立电网，电力供应充足。
从经济基础方面看，经过改革开放20多年的发展，山东成为中国比较发达和最具发展活力的地区之一。工业基础雄厚，工业增加值连续多年居全国前三位，已形成能源、电子、机械、纺织、冶金、食品、化工、建材等一批支柱产业。高新技术产业增势强劲。农业增加值和农产品出口额多年位居全国首位。
从投资环境方面看，山东历史文化积淀深厚，是著名的“齐鲁之邦”、“礼仪之乡”，山东人民素有诚实守信的优良传统。特别是近年来，中共山东省委、省政府从改善投资环境、加快经济发展的现实需要出发，突出抓了“诚信山东”和“平安山东”建设，努力创造更加优越的法制环境、政策环境、服务环境、治安环境、人文环境，让来山东投资的国内外客商感到特别安全、特别实惠、特别能发展。
从历史文化看，山东与韩国毗邻，双方在历史文化和地理上有许多相似和相近，源远流长的儒家文化对山东和韩国都产生了深远的影响，山东和韩国不但在守信重义等社会道德方面遵有同规，而且在生活习惯上也有许多相同之处。山东利用良好的人居环境，建设了一批面向韩国常驻人员的医院、学校和公寓，为韩国客人在山东生活营造了便利的条件。目前在山东常驻生活的韩国人已近8万人。
磁力搅拌论文 篇4
搅拌摩擦焊接中搅拌头转速、焊速、压入量(轴肩压紧力)、搅拌头形状和尺寸等均会影响搅拌摩擦焊接过程中的焊接温度以及材料变形历史,从而影响焊接质量。目前针对搅拌摩擦焊接过程中的传质传热以及材料变形已有大量的前期工作[3,4,5,6,7]。在搅拌摩擦焊接中,搅拌头的机械搅拌作用下,搅拌区晶粒发生动态再结晶,在焊接温 度场的作 用下形成 细小的等 轴晶粒[8,9],这一过程由剧烈塑性变形与温度共同作用[10], 对搅拌区晶粒变化的数值模拟可以为进一步的焊接质量控制奠定基础。Pan等[11]采用光滑粒子法(SPH) 模拟搅拌摩擦焊接过程,结合经验公式模拟搅拌摩擦焊接过程中的晶粒变化。Buffa等[12]采用热力耦合模型结合实验数据模拟了搅拌摩擦焊接过程中的相体积分数的变化情况,并进一步研究了焊接参数的影响。 Chang等[13]通过对AZ31镁合金搅拌摩擦焊接的实验研究,揭示了焊 后搅拌区 晶粒尺寸 与Zener-Hollomon参数的关 系。Gerlich等[14]通过Zener-Hollomon参数估算了5754和6061铝合金在搅拌摩擦点焊中的应变率数值范围。Robson等[15]通过计算Zener-Hollomon参数预测了2524铝合金在搅拌摩擦焊接过程中的晶粒尺寸变化。
从已有文献可以发现,通过计算Zener-Hollomon参数可以预测 搅拌摩擦 焊接晶粒 尺寸变化。ZenerHollomon参数的计算依赖于物质点的变形历史和温度历史,而搅拌摩擦焊接中不同位置的物质点具有不同的运动行为,跟踪物质点的运动并基于不同的变形历史和温度历史预测搅拌摩擦焊接构件的搅拌区和晶粒尺寸对于进一步了解搅拌摩擦焊接的焊后力学性能变化并对优化焊后力学性能具有重要意义。本工作正是基于搅拌摩擦焊接过程中物质点材料流动的不同行为,界定搅拌区的大小,并通过材料物质点的真实应变分量与温度的时间历程,计算Zener-Hollomon参数, 并进一步预测搅拌区内的搅拌头转速对晶粒尺寸的影响。
1计算模型
采用完全热力耦合有限元模型模拟搅拌摩擦焊接过程,基于ABAQUS计算平台及FORTRAN程序进行求解,完全热力耦合有限元模型的有效性已被广泛验证,详细模型描述可见文献[16,17]。有限元网格如图1所示。 搅拌头直 径为16mm,搅拌针直 径为6mm,采用直径为60mm的圆形薄板模拟搅拌摩擦焊接过程中搅拌头周围的材料的运动行为。本模型中, 搅拌针长度超过构件厚 度,主要原因 是为保证ALE模型网格规则与求解的收敛性[18]。材料为6061-T6铝合金,其力学性能和热物理性能均是温度的函数,见文献[17]。搅拌头设定为刚体,轴肩压力为90MPa, 焊速为120mm/min,取转速400r/min与500r/min两种情况进行对比。
搅拌摩擦焊接过程为热力耦合过程,在每一时间步内需同时求解动力学方程和瞬时热传导方程:
式中:M为质量矩阵,C为阻尼矩阵,K为刚度矩阵,P为载荷列阵,CT为热容矩阵,KT为导热矩阵,PT为热载荷矢量。动力学方程采用中心差分法进行求解,瞬时传热方程采用前差分方法求解。
对于每一个时间步,可以提取出材料物质点所经历的温度与真实应变分量,用以计算分析材料在大变形热力耦合情况下的力学性能:
式中λ为伸长率,dl和dL分别为当前构型和参考构型中的微小段长度,x和X分别为当前构型中的位置矢量。
等效应变率ε·-由应变率张量ε·计算得到:
式中,“:”表示张量双点乘。
Zener-Hollomon参数定义如下:
式中:Q为激活能,取值为156kJ/mol;R为气体常数。
通过Zener-Hollomon参数,可以预测焊接区最终晶粒大小[19]:
式中:D为初始晶粒尺寸124μm[20];a,b为材料常数, 根据文献[19,20]中实验数据推算得到,取为1.74和 -0.23。
2结果讨论
图2,3所示为搅拌摩擦焊接过程中材料物质点的流动规律,通过材料的流动行为,可以划分出搅拌焊接过程中搅拌区域(SZ)的边界。以转速为500r/min时材料流动为例,在焊接构件上表面,最靠近焊缝中心线的材料物质点,以焊接速率靠近搅拌头后,在轴肩与搅拌针的共同摩擦旋推作用下,运动轨迹发生明显变化, 随搅拌头旋转方向发生剧烈绕针流动,并最终绕过搅拌头,进入返回侧尾迹。由此可以判断,焊接过程中的飞边现象是由前进侧该部分材料形成的。搅拌区外的材料物质点,其流动轨迹受搅拌头影响较小,近似为直线,该区域材料以剪切变形下的位错运动为主。对比发现,搅拌区材料具有明显的流动性,而这一特性正是判断搅拌区边界的重要依据。同理,可以判断下表面焊接区域。
图2 搅拌摩擦焊接构件材料流动 ( a )构件上表面 ; ( b )构件下表面 Fig.2 Materials flows in friction stir welding ( a ) on top surface ;( b ) on bottom surface
根据材料流动的不同行为,图4给出两种工况下搅拌区的形状和尺寸。随着搅拌头转速的增加,焊接构件上表面搅拌区尺寸略有增大,宽度由16.8mm增加为18.4mm,这主要是由于轴肩的摩擦旋推作用增大所致。而下表面搅拌区域的宽度随搅拌头转速的增加无明显变化,宽度均为12mm。从图4可以发现,搅拌区域上表面较宽,且略大于轴肩直径,下表面较窄, 区域的截面图呈梯形分布,这与同种材料搅拌焊接的实验观测结果[21]一致,证明了利用材料物质点流动界定搅拌区边界的可行性和有效性。
图3 不同转速下材料流动轨迹 ( a ) 400r / min ;( b ) 500r / min Fig.3 Materials flows of different rotation speed ( a ) 400r / min ;( b ) 500r / min
为了进一步研究搅拌区域的最终微观晶粒尺寸, 需根据材料的流动轨迹,提取计算出等效真实应变率与温度历程。根据(5)式计算出的等效应变率历程,如图5所示。可以看出,前进侧(位置坐标为正)材料所经历的等效应变率,均明显高于相同位置的后退侧(位置坐标为负)材料。这是由于旋转摩擦的作用,前进侧材料更多的进行绕针流动。在上表面,转速的增加对前进侧等效应变率峰值影响较小,前进侧6.1mm处的材料,在时刻t=4s,达到峰值2.6s-1。而返回侧6.1mm处,两种转速条件下,应变率均在t=2s时达到峰值,由400r/min时的0.8s-1增长到500r/min时的1.3s-1。靠近外侧的材料物质点,即离中心线8.4mm处,流动迹线较为平稳,在流经搅拌头时,未发生较大绕流,故等效应变率值较低,两种转速条件下,峰值均在1s-1附近。在下表面,由于轴肩的摩擦作用的影响降低,材料流动规律与上表面略有 区别。在前进侧, 最靠近中心线(2mm处)的材料会发生绕针运动,较大转速下,等效应变 率更高,峰值可达20s-1。 未发生绕针运动的 材料,前进侧与 后退侧应 变率则无 显著差异,值得注意的是,靠近中心线且未发生绕针运动的返回侧材料(-2mm处),在流经搅拌针时,仍受搅拌针影 响造成应 变率的波 动。 根据应变 率的规律,可以发现焊接转速的增加,将使得搅拌区材料流动明显加剧。
图5 等效应变率随时间变化关系 ( a ) ω=400r / min ,上表面 ;( b ) ω=500r / min ,上表面 ; ( c ) ω=400r / min ,下表面 ;( d ) ω=500r / min ,下表面 Fig.5 Relation of equivalent strain rates and time ( a ) ω=400r / min , top surface ; ( b ) ω=500r / min , top surface ;( c ) ω=400r / min , bottom surface ;( d ) ω=500r / min , bottom surface
根据图3给出的材料流动轨迹,对比400r/min与500r/min工况,转速增大后材料流动轨迹明显改变, 绕针运动速率增大,轨迹更加杂乱,故计算出的应变率值较高。Chang等[13]对AZ31镁合金的 搅拌摩擦 焊接实验研究发现,随着转速的增大,材料应变率也随之增大,且服从线性增长,与本计算结果规律相符。对于应变率历程的不规则与跳跃性,则是由于流动轨迹受搅拌头影响发生明显绕针运动所致。
图6给出了相 应位置的 温度历史 曲线,转速由400r/min增至500r/min,最高温度 分别为334℃ 和370℃,增大约11%。在上表面,前进侧与后退侧温度分布较为对称,材料物质点在流经搅拌头附近时,达到温度峰值,与等效应变率峰值时刻相近,均为t=4s左右。随着材料物质点离开中心线距离增加,材料物质点经历的 温度历史 明显下降,以500r/min转速下6.1mm至8.4mm为例,如图所示,最高温度由320℃ 降低至230℃。在下表面,绕针运动的材料物质点,如前进侧6.1mm处,在搅拌针的作用下发生绕针运动, 其温度始终保持在较高区域。当材料物质点流出搅拌区,在经历2s左右的高温后,逐渐降低至150℃以下。 从图6(c),(d)可以看出,随着焊接转速的升高,前进侧绕针流动的材料范围在扩大,说明高转速使得搅拌区域材料的流动性加强。
基于上述温度与应变率历史,可按(6),(7)式计算Zener-Hollomon参数,并进一步预测搅拌区域最终晶粒尺寸。表1,2给出了构件上下表面在两种工况下不同位置的最终晶粒尺寸和相应温度、等效应变率值。 两种焊接转速下,构件上下表面搅拌区最大晶粒尺寸分布相对均匀,前进侧与后退侧尺寸分布基本对称,这与Kim等[22],Liu等[23]的实验观测晶粒分布规律相符。在焊接转速400r/min条件下,最终晶粒尺寸在1.9μm到3.9μm,平均尺寸2.93μm,转速增大到500r/min时, 则为3.1μm到6.5μm,平均尺寸4.63μm,这与Sato等[24]对于晶粒尺寸随转速、温度增大而增大的实验观测规律一致(如图7所示)。众多实验已证实,温度的增长,将使晶粒尺寸增大,而较大的应变率,会使晶粒尺寸减小[25]。当转速增加时,最高焊接温度与最大应变率均增加,而平均晶粒尺寸随之增大,且温度变化对于晶粒尺寸的影响远大于应变率变化产生的影响。
图6 温度随时间变化关系 ( a ) ω=400r / min ,上表面 ;( b ) ω=500r / min ,上表面 ; ( c ) ω=400r / min ,下表面 ;( d ) ω=500r / min ,下表面 Fig.6 Relation of temperatures and time ( a ) ω=400r / min , top surface ;( b ) ω=500r / min , top surface ; ( c ) ω=400r / min , bottom surface ;( d ) ω=500r / min , bottom surface
值得注意的是,在搅拌区内,不同工况和位置处, 晶粒尺寸数值会发生波动。例如,400r/min工况下, 上表面6.1mm处晶粒尺寸小于3.2mm处,转速增至500r/min时,晶粒尺寸总体增大,但内外侧数值差异减小。下表面在转速增大时,也有类似规律。比较图3与表1,2可以发现,晶粒尺寸数值出现波动,这是由于转速增加时同一位置的流动轨迹有可能发生明显改变。由此可判断,400r/min与500r/min工况下不同位置晶粒尺寸规律的差异性,主要原因是转速增加带来的温度增长与流动轨迹变化。
3结论
(1)根据材料物质点的流动轨迹的不同,可以划分搅拌区域的边界。
(2)焊接转速的增大,将使构件上表面搅拌区变宽,而对下表面搅拌区宽度的影响不大。
(3)较高的焊接转速,将显著增大焊后搅拌区内的晶粒尺寸。
(4)温度增加会使搅拌区晶粒增大,变形增加会使搅拌区晶粒减小,然而温度的影响更为明显。
摘要：基于搅拌摩擦焊接的完全热力耦合模型,跟踪材料物质点运动轨迹,划分出不同搅拌头转速下搅拌区域边界。沿材料物质点迹线提取出真实应变与温度历程,可进一步计算Zener-Hollomon参数并利用经验公式预测搅拌区晶粒尺寸。经计算发现较大转速工况下,搅拌区尺寸较大。搅拌区晶粒尺寸随焊接温度的增加而增加,随应变率的增加而减小。随着搅拌头转速的增加,焊接区材料温度与等效应变率均有明显增长,但是温度影响更为明显,平均晶粒尺寸随搅拌头转速的增加而增加。
煎药，怎么搅拌更有效 篇5
一般来说，搅拌应在两个时间段进行：一是在煎煮前能够浸泡药材（一般煎煮前浸泡半个小时），“搅拌”则是在浸泡15分钟时翻动药材，以便药材浸泡完全，有效成分煎出率高；二是在煎煮时为防止药液溢出而少次“搅拌”。
搅拌时要注意以下几点：1.应避免采用铁、铝、塑料器具等搅拌，以免发生化学反应或产生沉淀，降低溶解度等现象，影响疗效或产生副作用；2.翻动时应到达锅底，仅在药物的浅层搅拌是达不到效果的，搅拌后应立即盖上盖子。
但在煎药过程中是否要搅拌，则要根据实际情况而定。有些药材煎煮时是不宜搅拌的，如辛散解表或芳香化湿等一些方药，它们主要是一些含有挥发油的芳香性药材如薄荷、藿香、紫苏叶等，一般不宜久煎，宜武火急煎，如果频繁“揭盖搅拌”，其有效成分挥发油会随水蒸气散发到空气中，药效将大打折扣。又如人参、鹿茸、西洋参等补益类药物，需要用文火久熬使其有效成分充分煎出，也应该盖上盖子，以防止药物成分在慢煎久熬中随水蒸气丢失。但对于质轻体积大且用量大的药材，类似白花蛇舌草、夏枯草、淫羊藿等及一些不易溶解的药材，在煎煮时可适当搅拌，防止药液溢出，药材均匀受热，使有效成分完全溶解。
除了搅拌会影响中药煎煮质量外，煎药的器具、火候及时间也非常关键。
一般情况下，煎药应选用化学性质稳定、传热均匀、不易破损的器皿，家庭煎药一般选砂锅、瓦罐。
煎药火候依据药物性质而定，一般是未沸之前用武火，沸后改为文火，保持微沸状态，使水分缓慢蒸发，有利于成分溶出，避免药液溢出。煎药时间多根据治疗作用来确定，一般情况下，多为头煎为沸后20～25分钟，二煎为沸后15～20分钟，但解表药为沸后10～15分钟，滋补调理药为沸后30～35分钟。某些时候，还应考虑药物的质地调整煎煮的时间，因此煎药前一定要咨询医生。
磁力搅拌论文 篇6
双卧轴搅拌机因其搅拌质量好、生产效率高而被广泛的应用于混凝土的搅拌作业, 搅拌装置是其工作装置, 对搅拌机的性能和作业质量有着重要影响[1], 因此在设计搅拌装置时必须要保证其有足够的强度和刚度, 使其在工作过程中不发生故障。搅拌装置主要包括搅拌轴, 搅拌臂, 搅拌叶片等, 由搅拌传动机构驱动其旋转, 搅拌叶片表面所受到的阻力使搅拌叶片、搅拌臂产生变形。搅拌装置在搅拌过程主要有如下两种工况:一种是搅拌装置均匀受载工况, 另一种是粗骨料卡在搅拌叶片和搅拌筒衬板之间时的卡料工况。当搅拌装置处在均匀受载工况时, 搅拌装置主要受到来至剪切混凝土拌合料时所产生的阻力, 且均匀分布在各个搅拌叶片上, 此时搅拌叶片受力较小。当搅拌装置处在卡料工况时, 搅拌驱动装置输出的功率为电机的额定功率, 且全部作用在一个叶片上, 此时搅拌装置受载最恶劣, 所以卡料工况是搅拌机的危险工况。本文对搅拌机卡料工况时的搅拌臂和搅拌叶片进行了受力分析和有限元计算, 得出其各部位的应力分布和变形情况, 为搅拌臂和搅拌叶片的设计提供参考。
1 卡料工况时搅拌叶片的受力分析
搅拌装置在卡料时主要受到来自叶片的法向阻力FN, FN可分解为沿搅拌轴旋转切向分力Fx和沿搅拌轴轴向分力FY, 如图1, 三者之间的关系如式2-1
其中, α—搅拌叶片与搅拌轴之间的夹角。
卡料时, 粗骨料卡在搅拌叶片与搅拌筒衬板之间, 此时搅拌装置的工作条件最为恶劣,
由一个叶片几乎承受了搅拌驱动电机输出的最大力矩
式中, P—搅拌驱动电机功率, k W;
n—搅拌轴转速, r/min。
已知搅拌驱动电机的功率为37kw, 搅拌轴转速为24.3r/min, 将数据带入上式中, 得T=14541N.m。此时搅拌叶片上所产生的作用力Fx大小为
式2-3中, d—搅拌叶片上卡料点到搅拌轴旋转中心的距离, m
已知d=0.56m, α=45°, 将数据带入式2-1和2-3, 得
Fx=25965NFY=25965N
2 有限元模型的建立
2.1 实体模型的建立与网格划分
在proe中建立搅拌臂和搅拌叶片的实体模型, 如图2, 然后导入ansys中进行有限元分析。选用ansys库中的solid45单元进行分析, Solid45单元每个节点有3个自由度:X、Y、Z三个方向的平动自由度。搅拌臂的材料是球墨铸铁, 定义其密度为7300 kg/m3, 弹性模量为1.55e11pa, 泊松比为0.28, 搅拌叶片材料是抗磨白口铸铁, 定义其密度为7500kg/m3, 弹性模量为1.5e11pa, 泊松比为0.25。模型采用精度为6级的自由网格划分, 有限元模型的节点为38065, 单元数为18327。
2.2 边界条件及载荷
载荷条件与边界条件的施加应该尽量接近实际, 搅拌装置在卡料工况时, 搅拌臂与搅拌轴通过搅拌臂抱轴上的四个面与方形搅拌轴紧贴合在一起, 因此将此四个面做完全约束处理, 搅拌臂和搅拌叶片通过布尔运算固结为一个整体, 其基本符合搅拌臂的受力情形, 并给搅拌叶片施加沿搅拌轴旋转切向力Fx=25965N, 和沿搅拌轴轴向分力FY=25965N, 其有限元模型边界条件及加载情况如图3所示:
3 计算结果及分析
通过有限元分析, 得出了搅拌臂和搅拌叶片的应变云图和局部应力云图 (如图4和图5) , 可知搅拌臂和搅拌叶片在局部地方出现了应力集中, 如搅拌叶片的台阶处, 搅拌臂与搅拌叶片的刚性连接处, 搅拌臂的台阶处, 其应力最大可达294M Pa。除去应力集中的影响, 搅拌叶片的应力较小, 搅拌臂的应力较大, 最大应力发生在截面1处 (搅拌臂与搅拌轴轴瓦过渡处) , 此截面为搅拌臂的危险截面, 因为此处在Z向离受力点均最远, 其受到的弯矩最大。搅拌臂与叶片绝大部分部位的应力小于90MPa, 搅拌臂材料屈服强度为320M Pa, 则其安全系数n=[δs]/[δmax]=320/90=3.56。故搅拌臂和搅拌叶片满足结构强度要求。
图6和图7为搅拌臂与搅拌叶片的变形位移云图和变形图, 由图可知搅拌叶片上的变形较大, 搅拌臂上的变形较小, 最大变形发生在距离搅拌臂轴线最远处, 此处结构刚度较小, 所受转矩最大, 因此变形最大, 其变形值为1.56mm, 叶片满足刚度要求。
4 结论
本文通过对搅拌臂和搅拌叶片的仿真分析, 得出了搅拌臂和搅拌叶片在卡料工况时的应力和应变云图, 结果表明搅拌装置在卡料时搅拌叶片的台阶处, 搅拌臂与搅拌叶片连接处, 搅拌臂的台阶处出现应力集中现象, 应采取消除尖角、在台阶处加工过渡圆角以及提高材料表面光洁度来减小应力集中对其强度的影响。截面1是搅拌臂的危险截面, 此处所受弯矩最大, 设计时应对此截面进行重点校核。卡料时搅拌叶片变形较大, 最大变形发生在距离搅拌臂轴线最远处, 设计时应保证叶片有足够的厚度使其满足刚度要求。
摘要：卡料工况是双卧轴搅拌机受载最恶劣的工况, 本文对卡料工况时双卧轴搅拌机搅拌装置中的搅拌臂和搅拌叶片进行了受力分析, 并通过对其三维模型进行有限元分析, 得出其在卡料时的应力分布和变形情况, 为设计提供参考。
关键词：搅拌臂,搅拌叶片,有限元,应力分布,形变
参考文献
磁力搅拌论文 篇7
关键词：混凝土,装置,方向
混凝土是指由砂、石作集料、水、外加剂等原材料按一定比例搅拌而成的混合料, 广泛应用于工业、农业、交通、国防、水利、市政和民用等基础建设工程中, 在国民经济中占有重要地位。随着社会的发展和建设施工技术的进步, 社会对混凝土品质的要求越来越高, 促进了混凝土向高强、轻质、耐久、抗暴、抗震等方面发展。随着社会的需求, 国家将逐步减少普通混凝土的用量, 重点发展绿色环保型高性能混凝土, 然而要获得高性能的混凝土, 除了原材料配比的重要性外, 对混凝土的搅拌方法和搅拌装置也要求逐渐趋向于专业化、高效化和大型化。因此加强对混凝土搅拌方法和搅拌设备的研究具有非常重要的现实意义。
1 搅拌装置的工作原理
搅拌是混凝土形成过程中的一道重要工序。由于混凝土配合比例的配置是按细骨料恰好填满骨料之间的空隙设定的, 而水泥胶质均匀分布粗骨料表面, 因此只有将配合料充分的搅拌均匀才能得到高质量的混凝土。而搅拌刚好能满足这一要求, 通过搅拌可以塑化、强化混凝土, 因此混凝土搅拌装置是混凝土生产的核心装置之一, 用于完成混凝土的均匀拌和, 达到混凝土的宏观和微观的均质性 (图1) 。同时, 混凝土搅拌装置又受到混凝土生产的整个施工工艺的影响, 如装置的性能和参数要与混凝土施工的要求相适应。如:搅拌机的出料容量应与搅拌输送车的装料容量相配套, 与工程大小相配套。一般混凝土搅拌装置应用扩散、剪切及对流、挤压机理达到均化混凝土的目的, 如常见的自落式搅拌机主要利用扩散机理使物料在重力作用下相互穿插、翻拌、混合以达到均匀混合的目的, 而强制式搅拌机主要是依据剪切原理强制物料沿滑移面产生相互滑动以达到均匀混合。
2 混凝土搅拌装置的分类及其特点
混凝土搅拌装置按不同的角度可分成很多类, 从搅拌机理来分, 分为自落式和强制式两种。自落式搅拌装置主要是利用搅拌筒旋转和筒内材料的自重进行工作, 工作时叶片不断地将拌合料带到约0.7倍直径处, 下滑角约为45°, 然后材料因自重而沿叶片滑落下来, 如此反复作用达到均匀目的。由于混凝土材料本身的粘着力和摩擦力的影响, 因此自落式搅拌装置只适用于搅拌塑性混凝土和低流动性混凝土。对于干硬性混凝土和轻骨料混凝土搅拌效果不理想。
强制式搅拌装置是强制物料按预定轨迹运动, 对半干硬性、干硬性混凝土和轻骨料混凝土搅拌效果理想, 但能耗较大, 成本高。为了增加细小的水泥颗粒与拌合水进一步均匀分布, 增加混凝土的微观匀质性, 采用了一系列强化搅拌措施, 如振动搅拌、超声搅拌及热搅拌等。强制式品种较多, 以双卧轴为主流形式, 同时单卧轴、涡浆式、行星式等也较常见。
2.1 自落式搅拌装置
自落式搅拌机是最常见的自落式搅拌装置 (图2) , 搅拌机的搅拌筒内壁焊有弧形叶片, 搅拌筒绕水平轴旋转, 叶片不断将物料提升到一定高度, 然后物料自由落下, 互相掺合。工作时正转搅拌, 反转出料, 可搅拌塑性和半干硬性混凝土以及大骨料混凝土 (图3) 。主要机型有200~1 200 L, 传动方式分齿轮传动和摩擦传动, 其特点是生产成本低、效率较高, 应用广泛。由于反转卸料, 该机存在一个重载起动的问题, 因此搅拌机容量存在一定的缺陷。
自落式搅拌机工作时呈现以下3个特点: (1) 混合料运作的空间轨迹比较复杂。 (2) 由于本身的工作特点降低了混合料的粘合系数, 增加物料的流动性, 加速了物料的宏观均质化, 同时为产生微观“匀质”的混凝土提供了条件。 (3) 混合料运动主要集中在拌筒的柱体部分, 搅拌运动影响区域相对增大。
2.2 双卧轴搅拌机
双卧轴搅拌机是强制式搅拌装置类型的一种, 适用广泛, 用于搅拌干硬性混凝土、半干硬性混凝土、轻骨料混凝土及各种砂浆。此类搅拌装置设计十分紧凑, 搅拌系统由驱动系统、搅拌缸、搅拌装置、机架、轴端密封等部分组成。其中搅拌装置由两根卧轴、搅拌臂、搅拌桨叶等部件组成。搅拌缸由壳体、衬板、盖板等部件组成。进料口设置在搅拌缸一端盖板的上部, 卸料门设在搅拌缸的下方, 用于搅拌机的卸料。搅拌缸呈ω形, 搅拌缸内装有两根水平布置的搅拌轴, 轴上分别装有搅拌臂, 搅拌臂上装有搅拌叶片, 相邻搅拌臂之间的夹角有45°、60°、90°、120°、135°、180°, 可根据不同需要进行设计。通常45°、60°的夹角都是针对大型和特大型搅拌装置, 这种结构对于大骨料的混凝土搅拌性能较好。因为这种设计的料流空间大, 大骨料可更好地在其内部循环, 同时大骨料的运动起到搅拌的作用, 增加了装置搅拌能力。搅拌臂与轴之间、叶片与搅拌臂之间都采用螺栓连接, 在搅拌臂上设有长条孔用来调整叶片与衬板间隙, 在靠近搅拌缸两端的搅拌臂上分别装有侧叶片, 其目的是用来清理端面上的混凝土。为了能使搅拌物料在搅拌缸内呈现螺旋状运动, 产生较强的立体搅拌空间, 在两个搅拌循环中心形成一个强涡流以及失重的参合区, 从而达到在短时间内充分搅拌物料, 特意在搅拌轴上装有反向旋转的搅拌叶片 (图4) , 此种设计具有搅拌性强、匀质性好、生产效率高、耗能低的优点。
立轴行星搅拌机同样也是强制式搅拌装置类型的一种, 主要适用于干硬性混凝土 (碾压混凝土) 的搅拌, 可生产钢纤维混凝土、彩色混凝土、干砂浆。立轴行星搅拌机对细骨料的搅拌效果非常好, 搅拌强度也较大, 被称之为"碾轮"。其种类主要有定轴式和定盘式两种。它们之间的区别在于, 前者是轴自转不公转, 通过转盘旋转来实现搅拌, 而后者是盘不转, 通过轴的自转和公转来带动搅拌装置运动实现搅拌, 如图5所示。
2.3 立轴行星搅拌机
该机的搅拌装置同样是由搅拌臂和叶片两部分组成, 固定在从动盘上和行星架上, 该装置上的叶片有两种:与行星架相连的搅拌叶片和与动盘相连的搅拌叶片。前者公转不自转, 起到刮料作用;后者公转又自转, 起到搅拌作用。
仅作公转运动, 不自转, 用于实现刮料功能, 既自转又公转, 用于实现搅拌功能。从其搅拌轨迹 (图6) 可以看出, 搅拌运动非常复杂, 每个从动轴上的搅拌臂, 每时每刻都做不同的变速运动 (采用复变函数, 由向量合成可求) , 形成复杂的变速涡旋流场, 搅拌剧烈, 搅拌无死角, 物料在搅拌缸内充分搅拌。若采用对流搅拌, 两大股涡旋料流相互冲击, 搅拌作用更为强烈, 能使那些难溶的材料快速搅拌, 特别适用于制备细颗粒混凝土。但对流式搅拌由于自身的特点也存在一定缺陷, 就是骨料直径不能大于60 mm。
3 搅拌装置发展探讨
上面简述的几种搅拌装置虽然存在不同的差异, 但都是由搅拌臂和可装拆的搅拌叶片及衬板作为其基本单元, 因此对各种混凝土搅拌装置的设计关键就是基本单元的结构设计。所以将不同搅拌装置的优点汇集一处, 是搅拌装置设计开发的理念。
博德机械推出的双螺旋轴搅拌机便是在此理念上开发设计的一种新型装置, 如图7所示。
其优点就是“无”水平主轴, 不产生混凝土骨料黏合中心轴上结块形成抱轴现象, 对加工粘性较强和添加有纤维的特种混凝土材料特别有效。该机对骨料、粉料投料点的设计和制造无特殊要求。由于该机没有"无"搅拌臂和轴, 搅拌缸内空间更大, 搅拌过程流畅, 骨料混合剧烈, 混凝土效果更好。搅拌时间短、耗能小, 同双卧轴搅拌机相比, 节省一半的时间。
参考文献
[1]陈明林.双卧轴混凝土搅拌机的搅拌主轴联接装置.中华人民共和国国家知产权局, 2007
[2]冯敬忠.混凝土双卧轴强制式搅拌机的技术改造.广东建材[J], 2001 (11)
磁力搅拌论文 篇8
锚式搅拌器应用非常广泛。在工程中,锚式搅拌器常用于低黏度流体的传热和晶析; 也常用于高黏度流体的搅拌,如搅拌高浓度淤浆和沉降性淤浆。锚式叶轮在搅拌高黏度流体时,其叶片近旁有液体的交换,在轴附近则存在几乎不起搅拌作用的部分。为解决这一问题,可使用框式叶轮。框式叶轮是在锚式叶轮的基础上增加了水平拉杆或水平及垂直拉杆,从而改善搅拌效果[1]。
带有水平和垂直拉杆的锚式叶轮是否会增加功率的消耗,国内外文献说法不一。Uhl提出水平或垂直拉杆会使搅拌功率增加。Nagata认为在Re较大时,锚式叶轮上是否带有拉杆,对功率消耗没有影响。王瑛琛通过实验得出,对HG5-757-73 标准框式搅拌器进行功率计算时,可不必考虑拉杆对功率消耗的影响[2]。
研究通过计算流体力学CFD软件Fluent[3]对无拉杆、有水平拉杆、有水平和垂直拉杆等3 种实验用锚式叶轮进行模拟,计算了搅拌雷诺数分别为115. 05、209. 56、476. 49、963. 72、1 920. 8 时槽内流场结构和搅拌功率的情况,并将结果与文献中的实验研究数据进行对比,以验证计算的准确性。
1 数值模拟
1. 1 搅拌器基本尺寸
模型基本尺寸: 搅拌槽内径D = 460 mm,搅拌槽内液面高度H=500 mm,搅拌叶轮距槽底高度h = 54 mm,叶轮的直径d = 382 mm,转轴直径d' = 30 mm,叶轮高度l =382 mm,叶轮宽度b = 40 mm,叶轮厚度bt= 4 mm,拉杆宽度和厚度与叶轮相同。3 种锚式叶轮的几何尺寸见图1。
1. 2 模型建立与网格划分
应用Pro/E系统建立锚式叶轮三维实体模型并以ACIS文件格式导入Gambit系统中。采用Gambit系统对计算域进行网格划分。由于模拟的是旋转流场,采用多重参考坐标系MRF法。动区域与静区域均采用非结构化网格。为了提高网格品质及加快求解速度,在划分过程中对网格采用了局部加密。考虑到该模型及其流场的对称性,可只对对称的半个区域进行计算。以无拉杆锚式叶轮为例,网格总数为424 092 个,如图2 所示。
1. 3 边界条件的设定
由于采用的是多重参考坐标系MRF法,动区域与静区域之间采用交界面interface进行耦合,动静区域内介质均定义为流体fluid,槽内壁面与叶轮表面定义为无滑移壁面wall[4],对称面定义为对称面symmetry。由于symmetry也可用来描述粘性流动中的零滑移壁面[5],故液体自由表面也定义为symmetry。
1. 4 Fluent计算
研究中的流体为不可压缩牛顿流体,其流场为层流,故求解模型选择压力基求解器( Pressure Based) ,粘度模型选择层流( Laminar) 。由于基于节点的高斯克林函数求梯度的方法比基于控制体中心的精度要高,特别适合非结构化网格,故计算梯度的方法选择基于节点的高斯克林函数( greed-gauss node based) 。操作环境在一个标准大气压和重力加速度g=9. 81 m2/ s的条件下进行。压力和速度的耦合采用simple算法,压力和动量的离散格式均采用二阶迎风格式( Second Order Upwind) 。收敛残差设置为10-3。
为得到不同雷诺数Re下的数据,流体物料选择了环境为一个标准大气压下25 ℃ 的甘油及不同比例的甘油水溶液。由于Fluent 6. 3. 26 物料库中没有甘油水溶液,故通过用户自定义的方式创建。甘油水溶液的密度和动力粘度通过查找文献获得,其数值如表1 所示。研究中的锚式搅拌器的转速设定为30 r/min,其不同物料的搅拌雷诺数Re通过公式( 1) 计算获得,其计算数值如表1所示。
搅拌雷诺数Re的计算公式:
式中,ρ 为介质密度,kg/m3; n为搅拌器转速,r/min; d为叶轮直径,m; μ 为介质动力粘度,Pa·s。
2 模拟结果与分析
2. 1 流场分析
图3 为搅拌雷诺数Re=115. 05 时3 种锚式搅拌器在y = 0 mm截面的速度矢量图和速度云图。由图3 可以看出,由于搅拌槽壁的影响,在叶轮底部和槽底之间的流体形成了由下往上的回旋流,并且在锚式叶轮的垂直叶的顶部附近的流体也形成了环形的回旋流。从搅拌效果看,这2 处的液体交换最多,搅拌效果最好。对图3 ( a) 、图3( b) 、图3( c) 进行对比,可以看出增加水平拉杆可以增加水平拉杆附近流体的流速,但对搅拌效果的影响不明显;增加水平垂直拉杆,增加了垂直拉杆附近流体的流速,对轴与叶轮之间流体的搅拌效果有所改善。
图4 为搅拌雷诺数Re=115. 05 时3 种锚式搅拌器在z = 260 mm截面的速度矢量图。结合图3 和图4 可以发现,锚式搅拌器内部流场中,水平回转流占支配地位。由图4( a) 、图4( b) 可看出,在远离拉杆的位置,拉杆对锚式搅拌器的流场分布基本没影响。由图4( a) 、图4( c) 可看出,在拉杆位置,拉杆增加了轴与叶轮之间流体的流速。
2. 2 搅拌功率
搅拌功率P可由式( 2) 求得:
式中,T为叶轮轴力矩,N·m; P为搅拌功率,W。
搅拌功率准数NP是搅拌设备最基本的特性参数之一,可由式( 3) 求得:
叶轮轴力矩T可由Fluent软件系统求得,从而得到3种锚式搅拌叶轮在不同搅拌雷诺数Re下的功率准数NP。将计算结果绘制成图5、图6,由图5、图6 可知不仅放置水平拉杆的锚式叶轮对功率消耗无明显影响,而且同时放置水平和垂直拉杆的锚式叶轮,对功率消耗也无明显影响。
3 结语
1) 增加水平拉杆对锚式叶轮的流场分布影响不大,主要原因是锚式叶轮的流场主要由水平回转流组成,故增加水平拉杆对流场基本没影响; 增加水平垂直拉杆对轴与叶轮之间流体的搅拌有所改善。
2) 不论是增加水平拉杆还是增加水平垂直拉杆,对锚式搅拌叶轮的功率消耗都没有太大影响。故在计算锚式叶轮和在其基础上增加拉杆而形成的框式叶轮的搅拌功率时,可用同一公式进行计算。
摘要：对锚式搅拌器的研究大多采用试验的方法,现采用数值模拟软件对锚式搅拌器进行研究。对无拉杆、带水平拉杆和带水平垂直拉杆等3种锚式搅拌叶轮在不同雷诺数的流体中进行数值模拟,得到了槽内流体的流场特性,分析对比了拉杆对锚式搅拌叶轮功率消耗的影响。结果表明,放置水平拉杆的锚式叶轮对功率消耗无明显影响,而且同时放置水平和垂直拉杆的锚式叶轮,对功率消耗也无明显影响。模拟结果与文献试验结果相符。
关键词：锚式搅拌器,数值模拟,功率准数,拉杆
参考文献
[1]王凯,虞军.搅拌设备[M].北京:化学工业出版社,2003.
[2]王英琛.锚式搅拌器轴功率的研究[J].化学工程,1980,(4):77-82.
[3]王福军.计算流体动力学分析[M].北京:清华大学出版社,2004.
[4]郑建坤,赵恒文,周超,等.曲面型叶片轴流式搅拌器数值模拟研究[J].机械制造与自动化,2013,42(4):132-135.
磁力搅拌论文 篇9
关键词：脱硫,搅拌器,机械密封,磁力传动
1 引言
吸收塔搅拌器主要作用是对吸收塔内部的浆液进行搅拌, 不让塔内的浆液凝固, 并让氧化风随叶轮搅拌方向扩散, 加快对石膏浆液的氧化。目前大型机组脱硫工程应用的吸收塔搅拌器多为国外进口产品, 代表品牌如EKATO、SHAPE、CHEMINEER、LINGHNIN、MUT等, 每年我国用于进口搅拌器的费用已高达数亿元。进口搅拌器的轴封一般均采用机械密封形式。由于吸收塔内浆液介质温度高、含固量大、腐蚀性强、吸收塔搅拌器机械密封运行工况复杂恶劣, 在设备运行中, 这种结构经常会出现密封泄漏、机封损坏等现象。一方面会污染周围环境;另一方面由于搅拌器设备的退出运行, 降低了脱硫系统的可靠性, 而且进口机封价格极其高昂, 造成设备检修维护成本居高不下。
针对以上问题和产品现状, 应用科研机构最新研发的磁传动技术, 结合传统机械密封结构搅拌器的优点, 以磁力传动结构替代机械密封结构, 研发出了无机封磁力传动搅拌器。磁力传动器的结构特点是:无轴封、静密封, 通过磁力传动内、外磁转子被隔离套完全隔离。无机封磁力传动结构彻底解决了轴封结构设备难以避免的泄漏和机封磨损问题。靖海发电公司在2013年2月份#1机组大修期间采用该技术对1D搅拌器进行了无机封磁力传动技术改造。
2 无机封磁力传动搅拌器原理
2.1 磁力传动基本原理
磁力传动技术基于现代磁学基本理论, 运用永磁材料或电磁铁产生的磁力, 来实现力或扭矩无接触传递, 实现这一技术的装置称磁力传动器。磁力传动器由内、外磁转子和隔离套三部分组成, 内、外磁转子被隔离套完全隔离 (即内、外磁转子不接触) 。由于内、外磁转子间存在磁场, 当传动机带动外磁转子旋转时, 外磁转子会通过磁力耦合作用于内磁转子, 从而带动与内磁转子连接的工作件 (如泵的叶轮轴、风机的叶片轴、搅拌器桨叶轴等) 进行同步旋转, 实现了扭矩的无接触传递。磁力传动器结构如图1所示。
2.2 无机封磁力传动搅拌器结构
无机封磁力传动搅拌器产品结构如图2所示, 主要由减速机、连接体、磁力传动器、轴承体、密封桶、滑动轴承、搅拌轴、桨叶等部件组成。桨叶、搅拌轴与内磁转子连为一体, 通过轴承支撑组成工作件, 为设备从动件;外磁转子与减速机连为一体组成动力件, 为设备主动件;从动件和主动件被隔离套完全隔离。磁力传动器的结构特点是:无轴封, 静密封, 内、外磁转子被隔离套完全隔离, 通过磁力软传动。与机械密封结构形式相比, 无机封磁力传动搅拌器解决了轴封结构设备难以避免的泄漏和机封动静环磨损问题。
3 吸收塔搅拌器改造过程
3.1 靖海发电公司脱硫吸收塔搅拌器改造前运行情况
靖海发电公司1、2号机组烟气脱硫装置所采用的是美国Chemineer公司35MD1S-50型号侧进式搅拌器 (如图3) 。该搅拌器采用德国伯格曼机械密封。搅拌器工况参数为:电机功率37k W;电机转速978r/min;搅拌器转速178r/min;减速器减速比为5.49;搅拌器轴径φ80mm;桨叶直径φ1400mm;传递方式为皮带轮传递;传动扭矩为1985N·m, 弯矩为755N·m, 轴向推力为5000N。搅拌器在2012年运行中共发生2次机封泄漏故障。
3.2 新型磁驱动无机封型搅拌器改造措施
在改造前详细测量原搅拌器的基础安装位置和尺寸, 根据测量结果设计加工搅拌器的支架、釜体法兰盖, 以尽可能减小搅拌器安装工作量。根据搅拌器额定出力要求重新选配电机、减速机。改造后工况参数为:电机功率37k W;电机转速1500r/min;搅拌器转速178r/min;减速器减速比为8.4;搅拌器轴径为准80mm;桨叶直径为准1400mm;传递方式是减速机直联式传递。搅拌器在转速为178r/min的工况下运行, 传动扭矩为2170N·m, 弯矩为755N·m, 轴向推力为5000N。
该新型无机封永磁传动搅拌器主要由搅拌器本体、釜体法兰、釜体法兰盖、支架、磁传动器和驱动部件等组成 (如图4所示) 。
1.叶轮2.轴3.密封桶4.罐体反法兰5.支架6.减速机7.电机8.外磁转子9.隔离套10.内磁转子11.轴承箱12.轴承组件
搅拌器主要部件说明如下: (1) 搅拌器本体。叶轮与轴用键联接, 用叶轮螺母紧固;搅拌器为推进式结构。 (2) 釜体法兰。起连接和定位搅拌器的作用。 (3) 支架。支架的一侧与减速机以法兰相连接, 另一侧与釜体法兰盖连接, 保证传动器的同心度, 无需调整同心度。 (4) 釜体法兰盖。轴承体安装在釜体法兰盖上, 轴承体内装有前后两套滑动轴承, 搅拌器主轴定位于轴承, 轴承定位于轴承体, 将搅拌产生的力直接传递于釜体上。 (5) 传动器。采用磁力驱动, 无密封结构。实现设备的无泄漏、环保要求。 (6) 驱动部件。驱动部件通过螺栓直接固定在支架上, 检修时利用两位顶丝方法即可拆卸, 提高了检修效率和减小了检修工作量。 (7) 冲洗管及冷却。利用外接工业循环水对磁传动器和轴承进行冷却。 (8) 搅拌器在轴上装有锥型阀, 以实现搅拌器的在线检修功能。
最终安装完如图5所示。必须注意运行过程中应持续给轴承架通上冷却循环水, 冷却水从轴承体左端的滑动轴承缝隙流进吸收塔内。冷却水压力为0.3~0.5MPa, 流量应达到0.3~0.5m3/h。
4 结语
从理论上讲, 磁力搅拌器一次安装后, 具有完全无泄漏、运行期间免维护的优点, 运行稳定, 检修方便, 理论运行寿命超过5年, 与传统机械传动搅拌器比较免去了频繁更换机械密封的维护成本, 具有很高的性价比。鉴于靖海电厂1D搅拌器改造后投运时间尚短, 还不足以证明无机封磁力传动技术的优越性, 但无轴封磁力传动搅拌器的改造应用代表了今后新型搅拌器技术的一个研究发展方向, 具有重要的意义。此次的搅拌器改造也给类似工程案例提供参考借鉴。
参考文献
[1]曾庭华, 杨华, 廖永进, 等.湿法烟气脱硫系统的调试、试验及运行[M].北京:中国电力出版社, 2008.
[2]边东升.600MW机组湿法脱硫吸收塔搅拌器机械密封国产化改造[J].电源技术应用, 2012 (9) :24-26.
[3]周亚军.机械密封在机泵上的应用及故障处理[D].济南:山东大学, 2011.
[4]母福生, 文传顺, 樊卫国.大型脱硫循环泵用新型机械密封装置的设计[J].润滑与密封, 2009 (8) :88-91.
[5]曾庭华, 杨华, 马斌.湿法烟气脱硫系统的安全性及优化[M].北京:中国电力出版社, 2004.
[6]尹鹏飞.600MW机组脱硫系统吸收塔搅拌器故障诊断及改造[J].华电技术, 2011 (6) :68-71, 80.
能搅拌的咖啡条等 篇10
一个名叫Heo Jeong Im的设计师设计了一款搅拌棒咖啡条，将咖啡粉和搅拌棒合二为一，搅拌棒咖啡条 (Cappuccino Coffee Stick)，搅拌棒的末端是通过某种方式凝结在一起的咖啡粉，于是，任何一杯白开水都能在你的搅拌下变成一杯香浓咖啡。
茶包的禅意花园
Teabag Coasters茶包的特别之处是，给茶包穿上了一件同样纸做的“外套”，并在其表面制出一些凸起的花纹。当茶水泡好后，你可以将茶包放在这“外套”上——凸起的花纹将更能吸水，并最终在茶水的作用下形成漂亮的花纹。当你周围没有垃圾桶时，这件“外套”能够为用过的茶包提供临时的栖身场所，并以一种生命般流动感的方式将之变成禅意花园。
狗狗水果搁架
Waiting狗狗水果搁架，造型是一只只蹲在地上等着主人爱抚的狗狗——用各种水果取悦它们吧，来自日本设计师Masakazu Hori的设计。
弯曲的叉子
这是塞尔维亚设计师Damjan Stanković带来的Twister叉子，如同张飞家的丈八蛇矛一般，将普通叉子平直的齿齿变成蛇形弯曲——设计师认为，如此改进后，将使得叉子在吃意面等食物时显得更加得心应手。
冒泡泡的啤酒瓶
磁力搅拌论文 篇11
1 材料
在保质期内的84消毒原液500m L1瓶, 500m L清水煮沸后继续煮沸15min冷却后成冷开水, 四环牌G-1型消毒浓度试纸1本, 500m L塑料方盒2个, 一次性塑料薄膜手套1袋。
2 方法
在实验盒和对照盒分别先加入冷开水各2 5 0 m L, 然后, 再分别加入8 4消毒原液1 0 m L, 实验盒为8 4消毒原液加入冷开水后, 戴上一次性塑料薄膜手套用手进行搅拌使消毒液和水充分混匀, 对照盒为8 4消毒原液加入冷开水后不进行搅拌, 再用消毒浓度试纸检测实验盒和对照盒在不同时间的消毒液浓度。
3 结果
上述实验进行30次所得结果如下:实验盒为84消毒原液加入冷开水后, 戴上一次性塑料薄膜手套用手进行搅拌使消毒液和水充分混匀后, 立即用消毒浓度试纸检测消毒液浓度, 消毒液浓度显示为1000mg/L (1000mg/L为浸泡消毒的有效浓度) , 而对照盒在84消毒原液加入冷开水后不进行搅拌, 立即用消毒浓度试纸检测消毒液浓度, 消毒液浓度显示为:消毒浓度试纸颜色无变化, 在30min, 1h, 2h后, 观察消毒液浓度显示在消毒浓度试纸颜色未变化-3 0 0 m g/L之间, 在4 h后消毒液浓度才显示为1000mg/L。
4 讨论
84消毒原液是以次氯酸钠为主要有效成分的消毒液, 次氯酸钠为有机物质, 不易溶于水。
摘要：目的 预防医院内交叉感染。方法 在实验盒和对照盒分别先加入冷开水和84消毒原液, 实验盒进行搅拌使消毒液和水充分混匀, 对照盒不进行搅拌, 再用消毒浓度试纸检测实验盒和对照盒在不同时间的消毒液浓度。结果 实验盒消毒液浓度显示为1000mg/L (1000mg/L为浸泡消毒的有效浓度) , 对照盒消毒液浓度显示为:消毒浓度试纸颜色无变化, 在4h后消毒液浓度才显示为1000mg/L。结论 84消毒原液加入冷开水后须立即进行搅拌使消毒液和水充分混匀, 才能保证被消毒物品的有效消毒。
关键词：84消毒原液,消毒液浓度,搅拌
参考文献