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本文根据与压缩相关的城市生活垃圾(MSW)物理特性,以多孔介质流体动力学和弹塑性力学为基础,研究垃圾的压缩特性,通过箱内压缩数值模拟分析,结合实践经验进行生活垃圾中转装置结构设计,并进行样机性能实验分析。
研究MSW物理特性与箱内压缩特性,提出了初压缩与再压缩阶段的压缩机理,根据多孔介质流体动力学、渗流压缩理论与弹塑性力学给出了每个阶段的压缩模型,提出了垃圾压缩的影响因素。
结合MSW压缩特性,运用ABAQUS软件对MSW进行箱内压缩数值模拟。结果表明:开排污孔可提高MSW压缩量,降低能耗;排气孔开在箱体上部,增加气体流出量;排水孔开在箱体1.25m以下的位置,每孔间距离0.27m,利于废液的充分流出;加湿含水量不超过30%的较干垃圾、压缩前适当剪碎垃圾有利于提高MSW压缩量;采用波浪形压料板使压力分布较均匀,有利于获得更理想的压缩效果;采用压缩循环内分级压缩方案,比单级压缩方案提高9.9%以上的垃圾压缩量。
以理论分析和数值模拟结果为基础,结合实践经验,设计垃圾压缩中转装置结构,包括顶盖、集装箱、压缩装置、液压胀型活接头、三级立柱举升机构、废气液收集处理系统以及配套安装的除尘除臭消毒系统等关键部件的结构设计。
构建整机实验平台,对样机进行综合性能测试分析与作业循环内分级压缩方法试验,实验表明该设备能在较低能耗和环境友好的条件下,完成较大的垃圾处理量,达到较高的垃圾压缩比。