含油污泥摩擦热脱附设备的动力参数仿真研究

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国内外石油钻井需要使用到油基钻井液,此过程产生的含油污泥对水土造成了严重的危害,摩擦热脱附技术可以很好的处理该废弃物。摩擦热脱附设备作为该技术的关键设备,因其具有工艺流程短、处理量大和处理效率高,正逐步取代传统处理设备。国内该处理设备正处于研发初级阶段,缺乏一定的理论参数。本文在对国内外摩擦热脱附设备的调研基础上,基于离散元法研究了设备的动力参数。参照国内外设备建立了三维仿真模型并为了实验方便进行了简化,初始实验模型尺寸为R370mm×164mm,并对该模型进行了校验。围绕摩擦热脱附设备动力参数展开研究,论文的主要研究内容包括:(1)从内部颗粒碰撞摩擦角度出发,在1:2比例缩放模型中分别将叶片数目调整为6片、8片和10片,在EDEM仿真前拆分叶片作为单独实验体,得到12组实验数据,分析了叶片数对转矩的影响,得到优化模型中叶片的数目。(2)对不同筒体径向尺寸的模型进行分组仿真,探求筒体径向尺寸对叶片所受阻力的影响规律,得到优化模型中筒体的径向尺寸。(3)选取生产实践中最常优化的两个参数:填充率和转速,对这两个因素分别选取了 3组和5组不同大小的值,进行了 3×5共15组全组合分组EDEM仿真,研究了叶片转矩值随两因素变化的规律。(4)通过多影响因素的正交仿真分析得到了工艺阻力的规律特点,由填充率和转速转换而来的扫料深度和叶尖速度计算得到ρAν2值,计算求得阻力影响系数α的值。研究发现,不同位置的叶片所得转矩基本相同,转矩随叶片数目的增加而呈正比例增大;叶片在工作过程中所受阻力与叶片所处筒体的径向尺寸无明显关系,不同筒径尺寸下叶片阻力基本不变;并且随着填充率(扫料深度)的增大和转速(叶尖速度)的增大,叶片转矩和阻力也会变大。通过多组实验分析得到了阻力影响系数的值,这为含油污泥摩擦热脱附系统的设计具有重要意义。
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