超聲水處理反應(yīng)器的參數(shù)優(yōu)化及機(jī)理研究

針對(duì)目前國內(nèi)因超聲輔助篩分的機(jī)理缺乏而導(dǎo)致超聲輔助篩分設(shè)備盲目設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，提出進(jìn)行超聲輔助細(xì)粉物料篩分的機(jī)理研究。. 本項(xiàng)目以揭示超聲輔助細(xì)粉難篩物料篩分的機(jī)理為目標(biāo)，以粉體顆粒技術(shù)、超聲波技術(shù)、散體動(dòng)力學(xué)和機(jī)械振動(dòng)學(xué)為基礎(chǔ)，綜合考慮范德華力、靜電力等因素，結(jié)合DLVO理論建立細(xì)粒物料的團(tuán)聚模型；采用離散元理論和統(tǒng)計(jì)能量方法研究團(tuán)聚物料在超聲激勵(lì)下運(yùn)動(dòng)行為；采用正交試驗(yàn)和優(yōu)化方法選擇典型物料振動(dòng)與超聲篩分時(shí)最佳組合參數(shù)。. 項(xiàng)目預(yù)期將建立振動(dòng)與超聲混合篩分過程的數(shù)學(xué)模型，獲得物料特性與超聲頻率和振幅的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)典型物料振動(dòng)與超聲篩分時(shí)最佳組合參數(shù)選擇，從而提高細(xì)粉物料的篩分效率，徹底掌握超聲輔助細(xì)粉難篩物料篩分的機(jī)理。

篩分廣泛應(yīng)用于冶金、礦業(yè)、化工、醫(yī)藥等工業(yè)領(lǐng)域，是物料顆粒分離的主要技術(shù)之一。細(xì)粉物料顆粒篩分是一個(gè)比較復(fù)雜的過程，由于顆粒間存在強(qiáng)烈的范德華作用力，具有強(qiáng)吸附性，易于粘結(jié)成團(tuán)聚體，從而堵塞篩孔，使篩分效率低下。針對(duì)目前國內(nèi)超聲輔助篩分的機(jī)理缺乏而導(dǎo)致超聲輔助篩分設(shè)備盲目設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，因此，本文提出了超聲波輔助細(xì)粉物料篩分的機(jī)理研究。本文主要的研究內(nèi)容如下三個(gè)方面： 首先，對(duì)超聲波作用下細(xì)粉顆粒團(tuán)聚體分散的機(jī)理進(jìn)行了理論分析，結(jié)合DLVO理論,并根據(jù)顆粒在篩分中由范德華力和超聲波振動(dòng)產(chǎn)生的能量和作用力，建立了顆粒的能量模型和受力模型。其次，對(duì)超聲波振動(dòng)篩進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，并對(duì)篩面物料在振動(dòng)篩振動(dòng)與超聲振動(dòng)綜合作用下進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)分析； 其次，利用離散元法，在EDEM中對(duì)細(xì)粉物料顆粒團(tuán)聚體凝聚和超聲波作用下的分散過程進(jìn)行了模擬。同時(shí)，對(duì)顆粒的分層與透篩過程進(jìn)行了模擬研究，比較了不同形狀顆粒對(duì)分層過程的影響和有無超聲波振動(dòng)的分層效果，模擬分析了不同的振動(dòng)參數(shù)對(duì)物料顆粒透篩的影響。探索了物料顆粒的分層透篩機(jī)理，獲得了物料顆粒透篩時(shí)的最佳振動(dòng)參數(shù)； 最后，以硅粉為研究對(duì)象,通過實(shí)驗(yàn)對(duì)超聲波輔助破壞物料團(tuán)聚性、吸附性的機(jī)理進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。研究結(jié)果表明，超聲波振動(dòng)能夠有效地打散顆粒團(tuán)聚體，解決篩孔堵塞的問題，從而顯著地提高篩分效率。同時(shí),對(duì)影響篩分效率的各種振動(dòng)參數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證研究，獲得了硅粉物料在振動(dòng)篩振動(dòng)與超聲波振動(dòng)共同作用下篩分時(shí)的最佳組合參數(shù)。

芳綸蜂窩材料具有高比強(qiáng)度、高比剛度、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)良性能，在航空、航天、軍工、交通等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。其正交各向異性的力學(xué)特性，使傳統(tǒng)的高速銑削加工難以保證制件加工質(zhì)量和加工效率。本項(xiàng)目以芳綸蜂窩材料超聲切割為研究對(duì)象，圍繞多胞正交各向異性材料的沖擊斷裂機(jī)理、超聲復(fù)合加工模式下切屑變形規(guī)律和變形過程模型、超聲振動(dòng)刀具與切屑之間的摩擦規(guī)律以及超聲振動(dòng)刀具和材料之間動(dòng)力學(xué)模型建立等科學(xué)問題開展研究，綜合運(yùn)用材料學(xué)、力學(xué)、摩擦學(xué)、機(jī)械學(xué)等理論，通過理論建模、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，建立芳綸蜂窩材料沖擊斷裂本構(gòu)模型，揭示芳綸蜂窩材料超聲復(fù)合加工機(jī)理，提出刀具切削運(yùn)動(dòng)最佳的超聲振型復(fù)合模式，優(yōu)化超聲加工工藝和工藝參數(shù)，對(duì)豐富超聲加工理論和快速發(fā)展超聲復(fù)合加工技術(shù)具有重要理論意義，對(duì)提升芳綸蜂窩材料的加工水平具有重要技術(shù)支撐作用，對(duì)豐富其他多胞材料的加工方法具有一定借鑒意義。