鸡蛋壳膜机械搅拌分离影响因素研究

基于Fluent研究了机械搅拌分离鸡蛋壳膜在不同搅拌转速、颗粒粒径和料液比下对颗粒悬浮状态、固含率分布、固相速度和搅拌功率等流场特性的影响。仿真结果表明:增大搅拌转速,有利于减小容器底部颗粒堆积,且利于颗粒悬浮,但功耗明显增大;增大颗粒粒径可减小底部中央区域的颗粒堆积,颗粒逐渐向四周扩散,但颗粒的悬浮高度会降低;增大料液比易在底部产生颗粒堆积。根据仿真结果进行了蛋壳膜分离试验,以搅拌转速、搅拌时间、料液比、分离液温度为影响因素,膜回收率和搅拌功率为评价指标进行二次正交旋转组合试验,得出最优因素参数组合。试验表明提高搅拌转速和搅拌时间可明显增大蛋膜回收率,当搅拌时间为18.57 min、搅拌转速为337.68 r/min、料液比为0.07 g/m L、温度为20.0℃时,膜回收率达到88.58%,功耗低,分离效果较好。     

牛粪螺旋压榨固液分离工艺参数优化

为了优化粪便固液分离工艺,用作者研制的固液分离机对鲜牛粪进行固液分离,以进料水料比、榨条间隙、螺旋转速作为影响因素,以分离后固形物料中总固体（TS）含量为主要考察指标,以处理牛粪生产率、液料中固体去除率为参考指标,采用3因素5水平进行二次正交旋转组合试验设计,探讨了螺旋压榨工艺参数对固液分离效果的影响,得到了优化的工艺参数：进料水料比为0.65,榨条间隙为1.5 mm,螺旋转速68 r/min时,分离后固形物料中总固体（TS）质量分数可以达到40%以上,研究结果可为牛粪固液分离提供参考依据。     

甘薯秧回收机抛送装置气固耦合模拟与试验优化

为解决甘薯秧回收机抛送功耗高的问题,同时提高抛送装置抛送性能及甘薯秧回收率,对回收机抛送装置的风机结构及工作参数进行优化设计。分析抛送装置甘薯秧动力学特性及功耗影响因素,应用CFD-DEM气固耦合法对抛送装置的输送过程进行数值模拟,揭示回收机内气流速度场分布和碎甘薯秧运动规律。以抛送装置比功耗、甘薯秧回收率、抛送速度为试验目标,风机转速、叶片数、叶片倾角为试验因素进行三因素三水平中心组合仿真优化试验并进行试验验证。优化试验结果表明：当风机转速为880r/min、叶片数为3、叶片倾角为7°时,抛送装置比功耗、甘薯秧回收率及抛送速度分别为718m2/s2、92.79%、5.96m/s。对比试验表明抛送装置优化改进后比功耗降低15.83%,甘薯秧回收率提高1.75%,抛送速度提高5.49%。     

进料流量对深海矿石输送设备内流特性影响分析

为研究进料流量对深海矿石水力输送设备内固液流体流动规律及工作性能的影响,建立了由储料罐、钟阀与分离器所组成的设备的三维流场模型,应用计算流体力学理论和Fluent仿真软件对矿石水力输送设备内固液两相流场进行数值模拟,比较不同进料流量对矿石水力输送设备内颗粒浓度、速度、压力分布的影响,进而分析进料流量对矿石颗粒流入储料罐的速度、矿浆分离效率等工作性能的影响.结果表明:进料流量在200 ~320 m³/h内变化,储料罐不同截面处颗粒平均浓度稳定在8 kg/m³左右,最大浓度增大明显;随着进料流量增大,流体运动趋势更加复杂,流动愈加混乱,局部短路回流更加严重,储料罐内浆体压力逐渐增大,不同截面处静压力增大梯度相近,最大动压力变化幅度明显;随着进料流量增大,矿浆分离效率下降,分离器底部矿石颗粒堆积量增加,矿石颗粒流入储料罐的效率下降,实际工作过程应控制进料流量在280 m³/h以下.     

番茄秸秆与发酵菌种立式螺旋混合设备参数优化

针对番茄秸秆基质化造肥处理过程中秸秆碎料与发酵菌种难以混合问题,提出立式螺旋混合搅拌装置。通过对物料的动力学分析、立式螺旋混合的离散元仿真分析和试验表明,混合3 min以后,混合变异系数小于10%,平均功耗小于0.078 1 k W,验证了对秸秆基质化处理的可行性;随搅拌叶片螺距增加,混合变异系数得到降低,功耗呈先增大后减小的趋势;随搅拌叶片转速的增加,混合变异系数同样得到降低,功耗呈大幅度提高的趋势;随填料高度的增加,混合变异系数和功耗呈增加趋势;影响混合变异系数的主次顺序依次为螺距、转速和填料高度。构建了混合变异系数与结构和工作参数的数学模型,并进行优化,得到当填料高度440 mm、转速30 r/min、螺距400 mm时,物料混合变异系数最优为4.3%;将离散元仿真功耗与试验值进行对比,误差均值为13.5%,验证了仿真结果的正确性。     

废菌棒分离粉碎机工作性能研究

为研究废菌棒分离粉碎装置真实的作业性能,利用自主研制的试验台和功率测试系统开展正交试验和功率检测试验。通过分析粉碎合格率、菌袋脱净率、生产率和功耗得到了最优参数组合,功率消耗试验研究粉碎辊转速、扭矩和功率消耗之间的规律。试验结果表明:粉碎辊转速对粉碎分离装置性能影响显著,最优参数组合为A2B2C3,即喂入量为2 300袋/h,粉碎辊转速为250r/min,菌棒品种为杏鲍菇。     

动压型机械密封气液固流动特性及性能

为了探索动压型机械密封微间隙气液固流动特性及密封性能,建立了间隙润滑膜气液固多相流模型,对间隙流动进行数值模拟,分析槽型参数和工况参数对流动特性及密封性能的影响.研究表明:槽宽比、螺旋角和转速的增大以及槽深的减小均会使润滑膜空化区域增大;随着槽宽比、槽径比和槽深的增大,润滑膜开启力先增大后减小,最佳槽型参数值分别是槽宽比0.3~0.6、槽径比0.7~0.8、槽深6~10μm(转速高、槽深取大值),较小的螺旋角能获得较大开启力;在所研究参数内密封主要为负泄漏,转速、槽径比的增大和螺旋角的减小均会使泄漏量绝对值增大,而槽深、槽宽比的增大使泄漏量绝对值先增大后减小;总体上固体颗粒主要聚集在槽堰区及坝区内侧,槽径比减小和螺旋角增大会使固体颗粒向槽堰区聚集,易造成螺旋槽堵塞失效.     

禽蛋壳膜旋风式气流清选装置研究

为减轻废弃蛋壳对环境的污染,提高蛋壳和蛋膜的附加价值,提出了蛋壳蛋膜旋风式气流分选方式。首先,基于Fluent-EDEM耦合模拟研究了旋风式气流清选装置的清选筒直径、直筒段高度等结构参数对清选筒内的流场特性、颗粒轨迹、颗粒分布的影响;其次,根据仿真结果确定了清选筒的基本尺寸,搭建试验台,以筒顶结构、风机转速、喂料机转速和喂入量为试验因素,以蛋膜的清洁率和回收率为试验指标,进行壳膜清选试验;最后,通过正交试验、二次通用旋转组合试验和优化设计,得出了最优因素参数组合。仿真显示:清选筒内流场中心柱状区域速度大、且方向向上,外围速度低、且方向向下,升气管处气压最低,有利于壳膜的分选;增大清选筒筒径会造成蛋壳回流,筒径过小不利于蛋膜收集的清洁率;增加筒体高度导致筒内能量损失过大,蛋膜回收率较低,减小筒体高度导致筒内能量损失小,筒内气流速度较大,蛋膜分选的清洁率低。试验结果表明,锥形筒顶较平顶蛋膜回收率高;物料进口速度过大,则壳膜因离心力大贴着筒壁运动,达不到壳膜分选的效果;当喂入量500 g/s、风机转速2 892 r/min、喂料机转速918 r/min时,蛋膜回收率高于94%,蛋膜清洁率高于96%。验证试验与优化结果相近,优化结果可信。     

精准配比料药一体化生猪饲喂器设计与试验

针对向生猪饲料中添加颗粒药物时药物分布不均导致的药物利用率低的问题,设计了一种精准配比料药一体化饲喂器,以计量式斜槽轮为排料装置,并对排料斜槽轮、排药斜槽轮、饲料分流刀等关键部件进行了设计和仿真,实现给定质量比范围内的实时精准加药。用离散元分析软件EDEM进行排料稳定性分析,得出转速为40～60 r/min时排料槽轮的稳定性较好,根据(100～250)∶1的料药质量配比确定排药槽轮转速为10～20 r/min。用力链分析饲料颗粒和药物颗粒在斜槽轮排料装置工作时的受力情况,可知饲料颗粒和药物颗粒所受的外力小于破碎力,两种颗粒在整个运动过程中所受的外力不会造成颗粒破碎。通过样机试验测得在给定转速范围内,可实现的料药质量配比范围为(93.4～251.8)∶1,给定的料药质量配比在此范围内;进行料药配比混合台架试验,试验结果表明精准配比料药一体化饲喂器能实现向饲料中实时精准加药,解决了小粒径小流量的药物颗粒在大粒径大流量的饲料颗粒中分布不均匀问题。     

螺旋输送装置输送玉米秸秆功耗研究

为了降低螺旋输送装置的输送功耗,提高输送效率,通过理论分析和试验研究,建立了不同输送条件下螺旋输送粗饲料功耗的数学模型,试验研究了螺旋转速及喂入量对输送装置的输送功耗和比能产量的影响。试验结果表明:转速每增加10r/min(喂入量为定值),输送装置的输送功耗增大5~9W,喂入量每增加0.1kg/s(转速为定值),输送功耗增大10~12W;同时得知:输送含水率约24%的揉碎玉米秸秆(揉碎玉米秸秆的应用场合所要求的含水率范围为23%~75%)的最佳转速为120r/min,最佳喂入量为0.88kg/s,此时的比能产量为最高0.704~0.714kg/W。在此基础上,研究被输送物料的力学特性随含水率的变化情况及对输送功耗的影响。研究结果表明:物料的含水率每增加10%,其滑动摩擦角增大3°~5°,内摩擦角随含水率的增大呈先增大再减小的变化趋势,在一定的喂入量和转速下输送时输送功耗增大7~9W。     

基于EDEM-Fluent的残膜与杂质悬浮分离仿真与试验

基于残膜与土壤、秸秆等杂质在密度、悬浮速度、流动特性等方面的差异,提出了一种基于EDEM-Fluent耦合的残膜与杂质悬浮分离方法。阐述了3种残膜与棉花秸秆、土壤混合物悬浮分离速度测定法,即理论计算法、仿真分析法和台架试验测定法,利用3种方法分别测定残膜悬浮分离速度。利用EDEM-Fluent耦合的方法模拟残膜与杂质悬浮分离的过程,3种残膜混合物料中土壤和秸秆总质量占比分别为40%(其中土壤占30%)、60%(其中土壤占50%)和80%(其中土壤占70%)时,残膜悬浮速度仿真值为4.77～5.83 m/s、4.89～6.46 m/s和5.31～7.40 m/s; 3种残膜混合物悬浮分离速度台架测定试验值为4.67～5.77 m/s、4.88～6.37 m/s和5.29～7.22 m/s。残膜悬浮速度仿真值与台架试验值之间的相对误差为0.77%～4.79%,验证了基于EDEM-Fluent耦合法测定残膜混合物悬浮分离速度的可行性。混合物中杂质改变了残膜的形变量和运动特性,从而影响残膜的悬浮速度和位置;为了使仿真结果更加接近试验数值,残膜悬浮分离速度仿真值的下限值与台架试验的下限值相差较大...     

微波辅助提取杏仁油工艺的研究

通过单因素试验和正交试验设计,优化了杏仁油的微波辅助提取工艺,最佳条件为:以石油醚为溶剂、料液比1:8、微波提取功率为500W和提取时间为140s,在此条件下提油率为47.08%。各因素对大扁杏杏仁油得率的影响次序为:粒径>功率>时间>料液比。     

青钱柳叶总黄酮超声辅助提取工艺优

为研究以乙醇为溶剂超声波辅助提取青钱柳叶总黄酮的工艺,在单因素试验的基础上,采用四因素二次回归正交旋转组合设计,以液料比、超声处理时间、超声功率、溶剂体积分数为考察因素,优选了超声波辅助提取青钱柳叶总黄酮的最佳工艺.结果表明各因素对提取率的影响大小依次为:超声处理时间、溶剂体积分数、液料比、超声功率.最佳工艺条件为液料比55mL/g,超声处理时间34min,超声功率720W,溶剂体积分数60%,在此最佳条件下,总黄酮的得率为86.63%,优化工艺稳定,提取率也较高,试验验证结果与模型预测值相符.     

响应面分析法优化超声波辅助提取南瓜籽油工艺的研究

采用超声波辅助提取南瓜籽油,在单因素试验的基础上,利用Box-Benhnken的中心组合设计原理及响应面分析法,建立超声时间、固液比、超声功率和提取率之间的数学模式,确定超声波提取南瓜籽油的较佳工艺为超声时间34min、固液比为1:11.5g/mL、超声功率为247W和温度50℃,南瓜籽油提取率达88.97%。     

超声波辅助提取杏仁油工艺的研究

采用超声波辅助提取的方法,通过单因素试验和正交试验法考察了提取时间、提取温度、料液比和提取功率对超声波强化提取尤一大扁杏仁油的影响。结果表明:各因素对超声波提取杏仁油影响大小次序为:超声时间>超声功率>料液比>超声温度,最佳提取工艺参数:石油醚为提取溶剂,料液比1∶8、超声功率250W、30℃提取10min,提油率为49.27%。     

油茶果园施肥一体机挖穴过程仿真与试验

为开发出适合山地油茶果园挖穴施肥覆土的机具,且具有结构简洁、质量小、功耗小的特点,针对挖穴施肥的方式,采用离散元法建立了螺旋钻头挖穴过程的仿真模型;并结合三因素三水平正交试验和响应曲面分析方法,仿真分析了进给速度、钻头转速和钻头螺旋升角对挖穴作业功率消耗的影响规律。结果表明：试验因素对消耗功率的影响从小到大依次为钻头螺旋升角、进给速度、钻头速度,进给速度和钻头转速组合、钻头转速和钻头螺旋升角组合交互作用对消耗功率的影响显著。进行了参数优化,确定最优组合为：在进给速度0.03m/s条件下,钻头转速180r/min、钻头螺旋升角15°时最小功率消耗为1.134kW。田间试验表明：优化组效率效果明显优于对照组,优化后单个坑作业时间12.1s、百坑油耗1.08L。     

离心泵作透平固液两相流动及磨损的数值模拟

为研究离心泵作透平内部固液两相流动特性,基于Euler-Lagrange模型,应用ANSYS CFX软件对一比转数为82的离心泵作透平进行数值计算,分别模拟颗粒直径为0.1,0.3,0.5 mm及初始体积分数为5%,10%,15%的9组不同工况,以揭示介质中固体颗粒对离心泵作透平运行的影响.计算结果表明:固体颗粒主要分布在叶片吸力面头部、前盖板壁面附近以及蜗壳尾部区域;当固体颗粒质量分数不变时,随着粒径的增大,叶片表面固相体积分数增大,叶片吸力面轮缘处出现了大量颗粒堆积,透平的扬程和功率上升,效率有所下降;当颗粒直径不变时,随着固体颗粒质量分数的增大,固体颗粒在叶轮流道内的分布出现向轮毂处延伸的趋势,堆积区域面积增大,透平的扬程和功率上升,效率变化不大.该研究扩展了液力透平设计方法,可为离心泵作透平设计提供一定的参考.     

自走式全混合日粮制备机取料仿真与参数优化

针对国内自走式全混合日粮制备机缺乏取料机理和参数优化的现状,对自走式全混合日粮制备机的取料机构进行设计与分析,建立了取料作业的理论模型,并对螺旋叶片螺距、螺旋叶片直径、辊筒转速、前进速度、每刃进给量和取料刃长比等关键参数进行了计算和选取。采用EDEM对影响取料过程的前进速度、辊筒转速、螺旋叶片螺距、刀刃长比因素采用正交试验方案进行了仿真分析,并对仿真结果进行方差分析。分析表明,各因素对取料效率影响的主次顺序为：前进速度、螺旋叶片螺距、刀刃长比、辊筒转速,各因素对回流率影响的主次顺序为：螺旋叶片螺距、刀刃长比、辊筒转速、前进速度。综合考虑取料效率和回流率,最优参数组合为前进速度为4 m/min、螺旋叶片螺距230 mm、取料刀刃长比1.8、取料辊筒转速230 r/min。此时取料效率为82.6 m3/h,回流率为38.93%。采用最优参数组合进行试验,试验测得取料效率为77.02 m3/h,回流率为39.76%,与仿真分析基本一致。     

抖动链齿杆式残膜-土壤-秸秆挖掘与输送装置设计与试验

针对土壤层残膜回收装备存在挖掘阻力大、功耗高、易壅土等问题，设计抖动链齿杆式残膜-土壤-秸秆挖掘与输送装置，其中旋耕挖掘机构降低挖掘阻力并解决壅土问题，抖动链齿输送机构提高残膜-土壤-秸秆输送效率。建立输送链表面物料颗粒的受力模型，分析前进速度与输送链转速之间的变化关系，计算抖动轮与输送链转速；测定土壤剖面残膜和秸秆的含量及分布并建立虚拟仿真土槽，模拟棉田土壤中残膜和秸秆含量及分布特点。在EDEM中构建残膜-土壤-秸秆挖掘与输送装置仿真模型并设置挖掘铲入土深度150 mm,在不同前进速度(0.75、1、1.25 m/s)、旋耕刀片转速(210、230、250 r/min)、输送链转速(65、85、105 r/min)组合条件下，模拟挖掘与输送残膜-土壤-秸秆过程中的壅土效果和颗粒速度变化特性；根据仿真试验结果可知，在挖掘与输送装置前进速度较高的条件下易发生壅土问题，土壤层残膜、土壤和秸秆颗粒运动速度小于5 m/s。田间试验结果与仿真试验结果基本相同，在不同的因素水平组合条件下，田间试验测量壅土高度范围为71～246 mm;田间试验表明，当壅土高度小于等于90 mm时不会发生挖掘阻力较大...     

奶牛卧床垫料抛撒机锤式抛撒机构设计与试验

为研究对象,建立了锤式垫料抛撒机构作业的理论模型,对锤头回转半径、抛撒转速、物料抛出角、锤头数量和锤头尺寸进行了设计和计算。采用EDEM建立了沙子抛撒仿真模型,并对抛撒转速、抛料切线角、上挡板开启角和上挡板长度等关键因素进行了仿真分析,得出各因素对抛撒幅宽、地面堆积物料平均厚度和抛撒均匀性的影响规律。仿真分析表明,提高抛撒转速、减小抛料切线角、增大上挡板开启角和减小上挡板长度,能够显著增大物料抛撒幅宽和提高抛撒均匀性,并能够降低地面堆积物料平均厚度。选取抛撒转速1200r/min、抛料切线角35°、上挡板开启角70°、上挡板长度180mm和行驶速度4km/h进行仿真分析与现场试验,结果表明,仿真分析与试验结果基本吻合,证实了仿真分析的可靠性。试验测试抛撒幅宽为5.1m,地面堆积物料平均厚度为22mm,抛撒均匀性变异系数为31.96%,满足养殖场的使用要求。