تحليل العجن العمودي ثنائي المحور
تحليل العجن العمودي ثنائي المحور
1. النموذج المادي الهجين
الشكل 1: هيكل تجميع نصف قطري لغلاية الخلط الشكل 2: منطقة خلط فعالة في غلاية الخلط
نظام التحريك من VKM-5 Twin-Shaft يتكون العجن العمودي التفاضلي من غلاية خلط ، مجداف صلب ومجداف مجوف. الجدار الداخلي لغلاية الخلط عبارة عن طبقة عزل حراري مجوفة ، مملوءة بماء بدرجة حرارة ثابتة 30 درجة مئوية يوفرها نظام إمداد المياه. يتم تثبيت المجداف المجوف والمجداف الصلب عموديًا الانحراف اللامركزي لمركز غلاية الخلط مع مجاذيفي التحريك هو ek و es على التوالي ، و ek = 2es. سرعة دوران المروحة المجوفة هي k ، وسرعة دوران المروحة الصلبة هي s ، و k = 2s. سرعة دوران المجاذيف هي نسبة سرعة دوران الدوران k / = 15. قطر غلاية الخلط D = 200 مم ، فجوة العجن بين المجداف المجوف والمجداف الصلب C1 = 3 مم ، وفجوة العجن بين المجداف الصلب وجدار غلاية الخلط C2 = 3 مم ، كما هو موضح في الشكل .1. في عملية التحريك ، تتكون منطقة الخلط من ثلاث مناطق: منطقة العجن (المنطقة الأولى) التي تكونت بواسطة المجداف المجوف والمجداف الصلب ، ومنطقة الجدار القريب (المنطقة II) التي تكونت بواسطة المجداف المجوف وجدار غلاية الخلط ، والمنطقة السفلية (المنطقة III) المكونة من السطح السفلي للمضرب المزدوج وقاع غلاية الخلط. كما يظهر في الشكل. 2 ، في مناطق عمل الخلط الثلاثة هذه ، تدفع شفرات مجداف مجوفة وشفرات مجداف صلبة مواد دافعة صلبة للتفاعل مع جدار الخزان وقاع الخزان لخزان الخلط لتعزيز الخلط الموحد للمواد. والمنطقة السفلية (المنطقة III) المكونة من السطح السفلي للمضرب المزدوج وقاع غلاية الخلط. كما يظهر في الشكل. 2 ، في مناطق عمل الخلط الثلاثة هذه ، تدفع شفرات مجداف مجوفة وشفرات مجداف صلبة مواد دافعة صلبة للتفاعل مع جدار الخزان وقاع الخزان لخزان الخلط لتعزيز الخلط الموحد للمواد. والمنطقة السفلية (المنطقة III) المكونة من السطح السفلي للمضرب المزدوج وقاع غلاية الخلط. كما يظهر في الشكل. 2 ، في مناطق عمل الخلط الثلاثة هذه ، تدفع شفرات مجداف مجوفة وشفرات مجداف صلبة مواد دافعة صلبة للتفاعل مع جدار الخزان وقاع الخزان لخزان الخلط لتعزيز الخلط الموحد للمواد.
2. خصائص مجال التدفق
الشكل 3: حقل متجه السرعة في قسم الاتجاه Y الشكل 4: حقل متجه السرعة في قسم الاتجاه X الشكل 5: حقل متجه السرعة في قسم الاتجاه Z
2.1 مجال التدفق العياني
سرعة العمل الفعلية للعجن الرأسي التفاضلي مزدوج المحور هي 30-90r / min ، ويتم أخذ نتائج حساب السرعة المتوسطة البالغة 60r / min للتحليل والبحث. مجداف التحريك ليس متماثلًا مركزيًا ، ومن الصعب إظهار صورة سلسة وكاملة في عرض واحد. يوضح الشكلان 3 و 4 حقول متجه السرعة المحورية في الاتجاهين Y و X لغلاية الخلط (vL هي السرعة العرضية) ، ويوضح الشكل 5 حقول متجه السرعة في اتجاه Z لغلاية الخلط. نظرًا لأن السطح المنحني لمجداف التحريك غير منتظم للغاية ، فإن مجال التدفق بأكمله يكون أكثر تعقيدًا. يتعايش التدفق المحوري والتدفق العرضي والتدفق الشعاعي. تشكل المواد الدافعة الصلبة تدفقات دائرية محورية وشعاعية داخل غلاية الخلط وتدحرج لأعلى ولأسفل. السرعة المحورية القصوى والسرعة الشعاعية الأكبر في منطقة العجن للشفرتين ، حركة القص قوية ، هي منطقة الخلط الأكثر فعالية ، أي منطقة الخلط الفعالة I ، منطقة الكاشطة بين المجداف المجوف وجدار غلاية الخلط أكبر سرعة عرضية وأكبر سرعة محورية هي منطقة الخلط الفعالة II. تتكون المنطقة السفلية من قاع المروحة المجوفة والمروحة الصلبة وقاع غلاية الخلط بأكبر سرعة شعاعية وسرعة عرضية أكبر. إنها منطقة الخلط الفعالة III. بسبب اللزوجة العالية للوقود الصلب ، فإن السيولة في المناطق الأخرى تكون ضعيفة بمرور الوقت ، ويتم الخلط بشكل أساسي عن طريق الانتشار الجزيئي ، بأقل كفاءة خلط. هي منطقة الخلط الأكثر فعالية ، أي منطقة الخلط الفعالة 1 ، منطقة الكاشطة بين المجداف المجوف وجدار غلاية الخلط لها أكبر سرعة عرضية وسرعة محورية أكبر ، وهي منطقة الخلط الفعالة II. تتكون المنطقة السفلية من قاع المروحة المجوفة والمروحة الصلبة وقاع غلاية الخلط بأكبر سرعة شعاعية وسرعة عرضية أكبر. إنها منطقة الخلط الفعالة III. بسبب اللزوجة العالية للوقود الصلب ، تكون السيولة في المناطق الأخرى ضعيفة بمرور الوقت ، ويتم الخلط بشكل أساسي عن طريق الانتشار الجزيئي ، وبأقل كفاءة خلط. هي منطقة الخلط الأكثر فعالية ، أي منطقة الخلط الفعالة 1 ، منطقة الكاشطة بين المجداف المجوف وجدار غلاية الخلط لها أكبر سرعة عرضية وسرعة محورية أكبر ، وهي منطقة الخلط الفعالة II. تتكون المنطقة السفلية من قاع المروحة المجوفة والمروحة الصلبة وقاع غلاية الخلط بأكبر سرعة شعاعية وسرعة عرضية أكبر. إنها منطقة الخلط الفعالة III. بسبب اللزوجة العالية للوقود الصلب ، تكون السيولة في المناطق الأخرى ضعيفة بمرور الوقت ، ويتم الخلط بشكل أساسي عن طريق الانتشار الجزيئي ، وبأقل كفاءة خلط. تتميز منطقة الكاشطة بين المجداف المجوف وجدار غلاية الخلط بأكبر سرعة عرضية وسرعة محورية أكبر ، وهي منطقة الخلط الفعالة II. تتكون المنطقة السفلية من قاع المروحة المجوفة والمروحة الصلبة وقاع غلاية الخلط بأكبر سرعة شعاعية وسرعة عرضية أكبر. إنها منطقة الخلط الفعالة III. بسبب اللزوجة العالية للوقود الصلب ، تكون السيولة في المناطق الأخرى ضعيفة بمرور الوقت ، ويتم الخلط بشكل أساسي عن طريق الانتشار الجزيئي ، وبأقل كفاءة خلط. تتميز منطقة الكاشطة بين المجداف المجوف وجدار غلاية الخلط بأكبر سرعة عرضية وسرعة محورية أكبر ، وهي منطقة الخلط الفعالة II. تتكون المنطقة السفلية من قاع المروحة المجوفة والمروحة الصلبة وقاع غلاية الخلط بأكبر سرعة شعاعية وسرعة عرضية أكبر. إنها منطقة الخلط الفعالة III. بسبب اللزوجة العالية للوقود الصلب ، فإن السيولة في المناطق الأخرى تكون ضعيفة بمرور الوقت ، ويتم الخلط بشكل أساسي عن طريق الانتشار الجزيئي ، بأقل كفاءة خلط.
2.2 تحليل مجال الضغط
إن دوران المجذاف المجوف والمجداف الصلب وثورةهما هما مصادر الطاقة لتعزيز الخلط المنتظم للمواد الدافعة الصلبة. تُحدث تأثيرات القص والشد الناتجة عن حركة المجاذيف فرق ضغط معين في غلاية الخلط. فرق الضغط هو القوة الدافعة الرئيسية لدفع حركة المواد ، والتي ستؤثر بشكل مباشر على توزيع السرعة واستهلاك الطاقة لحقل التدفق في غلاية الخلط.
في عملية تحريك الشفرة ، تكون الفجوة بين المجاذفين في منطقة العجن هي الأصغر ، ويكون تأثير القص على المواد الدافعة الصلبة هو الأقوى ، والضغط على المادة التي تواجه المجداف المجوف والمواد التي تواجه المجذاف الصلب في منطقة العجن هي الأكبر ، مما يساعد على دفع المادة للتحرك على طول الاتجاهات المحورية والشعاعية وتشكيل تدفق دوران محوري وقطري. ونتيجة لذلك ، فإن هذا الضغط على المادة في منطقة العجن ثنائية المجداف هو أيضًا الأكبر ، حتى 1.46 × 105 باسكال ، ينخفض مجال الضغط تدريجيًا على طول الاتجاه المحوري ، ويتم تقليله بسرعة إلى 2.3 × 104 باسكال على طول الاتجاه السلبي من الاتجاه المحوري ، ويشكل تدفقًا محوريًا ، مما يسهل مادة التمدد لملء منطقة العجن بسرعة أكبر ، تسريع الخلط السريع والموحد للمواد في غلاية الخلط بأكملها ، تتمتع الشفرات بأقصى سرعة عرضية في المنطقة القريبة من الجدار للمروحة المجوفة ، وتنتج قذفًا مماسيًا ومحوريًا على المواد. مجال الضغط هو 1.08 x104Pa في الاتجاه المعاكس على طول الاتجاه المحوري. ستعمل منطقة الضغط السلبي على شد المواد باستمرار في الجزء السفلي من منطقة الجدار القريب لملء المنطقة القريبة من الجدار لخلط القص العرضي والمحوري.
الضغط في الجزء السفلي من الغلاية أقل من الضغط في منطقة العجن والمنطقة المجاورة للجدار ، ويتركز الضغط بشكل أساسي عند طرفي المجداف المجوف. الحد الأقصى للضغط الناتج عن حركة المجذاف المجوف بالقرب من سطح المادة المواجه لجدار الغلاية هو 2.6 x104Pa ، والذي يمكن أن ينتج عنه تأثير قص عرضي معين مع قاع الغلاية الثابت. الفجوة بين سطح المادة الخلفي للمجداف المجوف بالقرب من جدار الغلاية والمجداف المزدوج هي 3.85 × 104 باسكال ، والتي يمكن أن تمد المادة وتوفر المساحة والقناة المطلوبة لتدوير التدفق في غلاية الخلط.
