基于Fluent优化气流分离电工级氧化镁粉的方法技术

本发明专利技术涉及基于Fluent优化气流分离电工级氧化镁粉的方法，包括：分区域建立气流分级机的几何模型；对气体流动过程采用三维稳态湍流模型进行模拟，建立数学模型，采用的控制方程包括：连续性方程、Navier

【技术实现步骤摘要】
基于Fluent优化气流分离电工级氧化镁粉的方法


[0001]本专利技术涉及电工级氧化镁粉分离，尤其是涉及基于Fluent优化气流分离电工级氧化镁粉的方法。

技术介绍

[0002]纵观镁化工的上下游产业，电工级氧化镁一直被誉为镁化工行业的明珠，也是镁化工行业的市场制高点。电工级氧化镁具有绝佳的电绝缘性、耐高温性和热传导性，是典型的科技含量高、附加值高的氧化镁产品，它是电加热(管状)元器件的生产中必不可少的绝缘填充材料，广泛用于核能、航空航天、家电等领域，具有极其重要的战略价值和市场空间。
[0003]电工级氧化镁粉是由菱镁矿石电熔成电熔镁砂，经破碎、振动筛筛分，再利用气流分级机的气流分离，将电工级氧化镁粉料进一步分离处理，得到符合粒度分布要求的电工级氧化镁粉。在制备过程中电工级氧化镁的主要形态为粉体颗粒，其目数分布是由用户所需密度及流速和制电热管大小而决定的。目数太大，其颗粒度小，单位重量上之表面积较大，容易吸潮；目数过小，其颗粒越大，压延后会损伤发热丝而影响电热管寿命。
[0004]目前，我国电工级氧化镁粉的加工设备陈旧、自动化程度低，导致产品质量波动大，产品一致性差。作为电工级氧化镁生产过程的关键工序，工人只凭经验调整气流分级机的参数，没有足够的理论依据支撑。因此，有必要提出一种优化气流分级机分离电工级氧化镁粉的方法，对实际生产提供理论支撑，使得电工级氧化镁粉的产品质量有所保证，从而提高成品率。

技术实现思路

[0005]为进一步提高电工级氧化镁粉的产品质量和一致性，本专利技术要解决的技术难点是找到一种优化气流分离电工级氧化镁粉的方法,对实际生产提供理论支撑，使得电工级氧化镁粉的产品质量有所保证，从而提高成品率。
[0006]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：
[0007]基于Fluent优化气流分离电工级氧化镁粉的方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一、分区域建立气流分级机的几何模型，使得所建立的模型与生产电工级氧化镁粉的分级机设备尺寸一致；
[0009]步骤二、分级机内部为气－固两相流，气流作为连续相，对其流动过程采用三维稳态湍流模型进行模拟，并建立数学模型，采用的控制方程包括：连续性方程、Navier
‑
Stokes方程和标准k
‑
ε模型；
[0010]步骤三、对气流分级机几何模型采用非结构性网格进行网格划分，所建立模型需要对分级叶轮附近的网格划分进行细密处理，对于进料管、气流出口区域的网格划分采用较为疏松的处理方式，最后得到对应的气流分级机的网格文件；
[0011]步骤四、设置电工级氧化镁粉的物料性质、模拟计算的求解条件和边界条件，通过Fluent软件进行两相流动模拟，获得颗粒在气流分级机内部的运动情况，同时得到一系列
不同转速下气流分级机粗粉产品出口颗粒的粒度分布情况；
[0012]步骤五、获取的不同转速和风量下收集粗粉的粒度分布，与实际生产过程中符合电工级氧化镁粉产品要求的粒度分布标准参数进行对比，找出对应的气流分级机的最佳运行参数，用于实际生产过程控制。
[0013]是将建模区域分两个部分：分级叶轮、分级机本体外壳分别建模。
[0014]所述网格划分是利用ICEM前处理软件实现的。
[0015]所述步骤三中的网格划分需要满足以下控制方程约束：连续性方程、Navier
‑
Stokes方程和标准k
‑
ε模型。
[0016]所述的步骤三中对气流分级机几何模型进行网格划分后，需要进行网格独立性验证，具体方法为：利用计算流体力学软件Fluent对模型中待划分区域进行网格加密处理，比对不同网格数量的计算结果的偏差，当观测参数发生变化小于5％，则认为该模型与网格无关，选择符合网格无关性要求的最小网格数量进行后续模拟计算。
[0017]所述通过仿真计算是通过将得到的气流分级机网格文件导入计算流体力学软件Fluent进行两相流动模拟实现的。
[0018]所述获取的不同转速和风量下收集粗粉的粒度分布为通过流体可视化后处理软件Tecplot实现的。
[0019]所述实际生产过程中符合电工级氧化镁粉产品要求的粒度分布标准参数为预先已知的。
[0020]本专利技术具有以下有益效果及优点：
[0021]1.利用Fluent优化气流分离电工级氧化镁粉的方法，能从理论上分析气流分级机转速与风量对电工级氧化镁粉的分离效果，得到较好的产品粒度分布；
[0022]2.该方法能够指导电工级氧化镁粉的实际生产，提高成品率，保证产品质量。
附图说明
[0023]图1为气流分级机示意图；
[0024]图2为基于Fluent优化气流分离电工级氧化镁粉的方法流程图。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方法做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但本专利技术能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。
[0026]除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0027]如图1～2所示，基于Fluent优化气流分离电工级氧化镁粉的方法，包括以下步骤：
[0028]步骤一、建立气流分级机的几何模型，为计算方便，所述气流分级机几何模型进行简化处理，建模区域分两个部分，一部分为分级叶轮，一部分为分级机本体外壳。所建立的模型与生产电工级氧化镁粉的分级机设备尺寸一致。
[0029]步骤二、数学模型建立：分级机内部为气－固两相流，气流作为连续相，其流动过程采用三维稳态湍流模型进行模拟，控制方程主要包括：连续性方程、Navier
‑
Stokes方程和标准k
‑
ε模型。
[0030]连续性方程：
[0031][0032]其中，ρ是密度，t是时间，u、v、w是速度矢量u在x、y和z方向的分量。
[0033]Navier
‑
Stokes方程：
[0034][0035][0036][0037]S
u
、S
v
和S
w
是单位体积流体受的外力，p是压力，常数μ是动力粘度。
[0038]标准k
‑
ε模型：
[0039][0040][0041]其中t是时间，ρ是密度，u
i
是速度，k是湍动能，ε是耗散率，G
k
是由于平均速度梯度引起的湍动能k的产生项，G
b
是由于浮力引起的湍动能k的产生项，μ
t
是湍流动力粘度，μ是层流动力粘度，Y
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于Fluent优化气流分离电工级氧化镁粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、分区域建立气流分级机的几何模型，使得所建立的模型与生产电工级氧化镁粉的分级机设备尺寸一致；步骤二、分级机内部为气－固两相流，气流作为连续相，对其流动过程采用三维稳态湍流模型进行模拟，并建立数学模型，采用的控制方程包括：连续性方程、Navier
‑
Stokes方程和标准k
‑
ε模型；步骤三、对气流分级机几何模型采用非结构性网格进行网格划分，所建立模型需要对分级叶轮附近的网格划分进行细密处理，对于进料管、气流出口区域的网格划分采用较为疏松的处理方式，最后得到对应的气流分级机的网格文件；步骤四、设置电工级氧化镁粉的物料性质、模拟计算的求解条件和边界条件，通过Fluent软件进行两相流动模拟，获得颗粒在气流分级机内部的运动情况，同时得到一系列不同转速下气流分级机粗粉产品出口颗粒的粒度分布情况；步骤五、获取的不同转速和风量下收集粗粉的粒度分布，与实际生产过程中符合电工级氧化镁粉产品要求的粒度分布标准参数进行对比，找出对应的气流分级机的最佳运行参数，用于实际生产过程控制。2.根据权利要求1所述的基于Fluent优化气流分离电工级氧化镁粉的方法，其特征在于，是将建模区域分两个部分：分级叶轮、分级机本体外壳分别建模。3.根据权利要求1所述的基于Fluent优化气流分离电工级氧化镁粉的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卓，赵一鸣，王斌，赵大勇，朱俊翯，许子昂，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：