基于CFD-DEM的超細(xì)碳酸鈣螺旋輸送仿真分析

摘要：【目的】為提高螺旋輸送機(jī)的輸送效率，降低輸送機(jī)的功耗與磨損，探究在不同進(jìn)料速率、螺旋軸轉(zhuǎn)速與幾何體摩擦系數(shù)下，超細(xì)碳酸鈣在水平變徑變距螺旋輸送機(jī)內(nèi)的顆粒流動(dòng)狀態(tài)、出口質(zhì)量流量、輸送機(jī)功耗與磨損分布。【方法】使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（computational fluid dynamics，CFD）與離散單元法（discrete element method，DEM）雙向耦合數(shù)值模擬的方法，對(duì)螺旋輸送機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的質(zhì)量流率進(jìn)行分析對(duì)比，驗(yàn)證數(shù)值模型的正確性。【結(jié)果】摩擦系數(shù)對(duì)顆粒的運(yùn)動(dòng)有較大影響，顆粒流的軸向速度峰值和質(zhì)量流率峰值隨著摩擦系數(shù)的增加先增大再減小；隨著下料速度和摩擦系數(shù)的增大，輸送機(jī)功率明顯增大，且摩擦系數(shù)在高進(jìn)料速度與低轉(zhuǎn)速的情況下對(duì)功耗的影響相對(duì)于低進(jìn)料速度和高轉(zhuǎn)速更加明顯；磨損較嚴(yán)重的區(qū)域集中在下料口處的螺旋軸與螺旋葉片的邊緣處。【結(jié)論】簡單增大或減小摩擦系數(shù)并不能提高顆粒的軸向速度和質(zhì)量流量，而是存在一個(gè)局部最優(yōu)參數(shù)組合；適當(dāng)?shù)靥岣咿D(zhuǎn)速能夠減小顆粒密實(shí)度與顆粒停留時(shí)間，從而減小輸送機(jī)的功耗與幾何體磨損。

關(guān)鍵詞：超細(xì)碳酸鈣；計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)；離散單元法；螺旋輸送機(jī)；顆粒流動(dòng)

中圖分類號(hào)：TB44；TH224文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

引用格式：

蔡文源，王利強(qiáng)，徐立敏.基于CFD-DEM的超細(xì)碳酸鈣螺旋輸送仿真分析［J］.中國粉體技術(shù)，2024，30（3）：100-111.

CAI W Y，WANG L Q，XU L M.Simulation analysis of ultrafine calcium carbonate spiral transportation based on CFD-DEM［J］.China Powder Science and Technology，2024，30（3）：100?111.

在現(xiàn)代工業(yè)過程中，螺旋輸送機(jī)作為一種高效的固體物料輸送設(shè)備，因結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)成本低并且能夠在水平、傾斜或垂直方向上輸送物料而被廣泛應(yīng)用［1］。……