无动力抑尘转载系统的EDEM-FLUENT联合仿真

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转载系统作为输送机的重要组成部分,在其工作过程中由于物料的冲击和破碎所带来的粉尘污染是一个很严重的问题。物料在转载系统内的流动是一个散状物料和空气、粉尘相互作用的复杂力学过程,单纯使用离散单元法或运用流体力学的知识并不能完全描述转载系统内的运动状态,因此需要使用DEM-CFD耦合的方式来研究粉尘的运动状态。转载系统中的物料运行稳定以后,粉尘颗粒在重力作用下会进行不同程度的沉降,而粉尘具体的运动状态与其粒径大小有关。以导料槽中粉尘的沉降和扩散为例,采用FLUENT软件中的Discrete Phase Mode进行分析,得到的仿真结果表明粉尘粒径小于30μm时不易沉降,而粒径大于90μm时能够快速沉降到导料槽中。针对常见的直线和曲线式落料管转载系统建立相应的几何模型,并采用EDEM-FLUENT耦合技术中的Euler模型对物料和粉尘进行了分析,其中使用EDEM软件分析了物料颗粒的运动情况和受力关系,使用FLUENT软件中的DPM模型分析了空气和粉尘的流动情况。在FLUENT后处理模块中得到转载系统内气体压强以及流体速度等情况,并针对输送带速度、落料高度等影响因素进行对比仿真,得到的仿真结果表明输送带速度增大和落料高度增加均会引起粉尘浓度的增大。基于EDEM-FLUENT耦合技术,对引风管抑尘转载系统进行了仿真分析,并对引风管抑尘转载系统和直线式落料管转载系统模型进行了对比分析,得到引风管抑尘转载系统导料槽出口气体体积流量值减小了 5.80%,并建立了引风管内气体回流强度的评价指标。当引风管的直径分别为300mm、400mm、500mm、600mm时,抑尘效果最好的模型中引风管直径是400mm。在无动力抑尘转载系统中,为防止含尘空气排放到作业空间内,需要保证转载系统的导料槽密封性能良好,因此导料槽的结构比较复杂。针对导料槽内粉尘外溢的现象,空气刮刀抑尘设备是通过悬浮在输送带上的连续排列的刮刀利用空气吸力使粉尘在输送带上随物料转载出去的,与输送带无接触且导料槽无需密封。本文通过FLUENT软件实现了对该设备中含尘气体运动的可视化呈现,同时对影响该设备抑尘效果的因素进行了对比仿真,得出当刮刀与输送带运动方向成50°角时,系统抑尘效果最好。
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