薄壁不銹鋼攪拌箱體內(nèi)部流場分析與結(jié)構(gòu)改進(jìn).pdf

1、Ultromat設(shè)備主要用于聚丙烯酰胺溶液的制備。其主要功能是用聚丙烯酰胺粉末和水按確定性的比例混合攪拌，通過熟化和靜止等工藝流程最終制備成符合要求的高分子聚合物溶液，該設(shè)備屬于污水處理、洗煤和選礦等行業(yè)的常用設(shè)備。本文以這個(gè)設(shè)備第二、三箱薄壁不銹鋼箱體連同攪拌器作為分析對象，通過流體分析軟件對聚丙烯酰胺溶液在攪拌過程中對箱體的受力狀況進(jìn)行數(shù)值模擬，進(jìn)而可以準(zhǔn)確分析箱體受力狀況，找出結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)，再通過Solidworks對薄壁方形箱體

2、結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)。其中方形箱體內(nèi)的流場分析是技術(shù)關(guān)鍵，必須選擇合理的流體模型。另外為保證箱體載荷逼近真實(shí)工況，必須將箱體鈑金結(jié)構(gòu)的全局接觸進(jìn)行焊接結(jié)構(gòu)定義，工作量巨大。本文探索取得的成果為未來的方形攪拌容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化打下了良好的基礎(chǔ)，為水處理行業(yè)箱式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也提供了有力的依據(jù)。
　　本文的主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）建立干粉設(shè)計(jì)專用攪拌器幾何建模，應(yīng)用流體分析軟件對其紊流流體進(jìn)行數(shù)值模擬和仿真。得到了溶液攪拌過程

3、中在方形箱體里的流速、壓力矢量和運(yùn)動(dòng)分布規(guī)律：結(jié)合后期實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比，結(jié)果表明，溶液攪拌過程中對箱體壓力影響大體上跟液位高度成線性分布規(guī)律，攪拌器周邊受紊流影響除外。
　?。?）提出了一種方形箱體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)型式，根據(jù)受力狀況，對箱體自身薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行加強(qiáng)，載荷承受能力提高到原來的3倍以上。同時(shí)也改進(jìn)了受液力影響較大的薄壁箱體結(jié)構(gòu)形式。
　?。?）根據(jù)溶液攪拌過程中對箱體的作用力特點(diǎn)，對箱體模型進(jìn)行1/4簡化，并相應(yīng)制定了約束方案

4、，同時(shí)根據(jù)焊接參數(shù)和材料特點(diǎn)對箱體邊界條件進(jìn)行數(shù)據(jù)優(yōu)化。
　?。?）通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，改善了箱體原有的受力情況。并根據(jù)后期實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析對比，驗(yàn)證了仿真分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的有效性。
　　通過仿真分析發(fā)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)在隔板中部，強(qiáng)度不足，經(jīng)過結(jié)構(gòu)改進(jìn)后，載荷分布更加合理和均勻，箱體的受力強(qiáng)度能提提高百分之四十，從根本上解決了焊縫撕裂的問題。本文的探索不僅是對薄壁不銹鋼溶液攪拌槽的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，更是為未來方形攪拌容器和一般工況的水處理