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旋轉(zhuǎn)圓盤干燥機(jī)是一種新型大型間接式干燥設(shè)備。國外已廣泛應(yīng)用于化工、食品及飼料等行業(yè)，國內(nèi)亦已開始制造和逐步投入運(yùn)行。該干燥機(jī)設(shè)計(jì)有兩大技術(shù)關(guān)鍵，干燥機(jī)實(shí)際傳熱系數(shù)的計(jì)算，干燥機(jī)轉(zhuǎn)子強(qiáng)度分析和設(shè)計(jì)。而轉(zhuǎn)子強(qiáng)度的設(shè)計(jì)主要包括兩部分：工作圓盤(承壓非標(biāo)設(shè)備)的強(qiáng)度分析，承受內(nèi)壓和彎曲扭轉(zhuǎn)載荷的中空軸的強(qiáng)度分析，本研究著重對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行分析。
旋轉(zhuǎn)圓盤干燥機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如圖所示。在密閉干燥室內(nèi)，一帶有數(shù)十片空心圓盤的轉(zhuǎn)子緩緩旋轉(zhuǎn)，蒸汽作為熱介質(zhì)從轉(zhuǎn)子空心軸的一端進(jìn)入，通過旋轉(zhuǎn)金屬圓盤將熱量傳遞給物料，物料在盤外吸熱增燴不斷蒸發(fā)濕分，凝結(jié)的冷凝水從轉(zhuǎn)子另一端排出。圓盤周邊裝有帶一定傾角的刮板，隨著旋轉(zhuǎn)不斷將被干燥物料抄起和攪拌，同時(shí)將物料從入口一側(cè)推向出口一側(cè)。恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)干燥室長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、抄板數(shù)量和角度，能達(dá)到物料從干燥室一端前進(jìn)到另一端出口處恰好完成干燥過程。
以某旋轉(zhuǎn)圓盤干燥機(jī)為例。某型旋轉(zhuǎn)圓盤干燥機(jī)的轉(zhuǎn)子由中空軸和焊接組裝在其上55只。2000mm、厚度為10的圓盤組成，工作狀況下圓盤承受155℃，0.55MPa絕壓蒸汽的作用，是一種典型的非標(biāo)準(zhǔn)承壓部件。該圓盤無法用常規(guī)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，按照GB150-98標(biāo)準(zhǔn)總論第1.1.5條款，采用三維有限元結(jié)構(gòu)分析進(jìn)行的應(yīng)力分析為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。干燥機(jī)的每個(gè)承壓圓盤由兩片圓環(huán)板通過與空心軸及外端的支承圈焊接而成。在直徑為1115及1600mm處，有兩組均布各16及24個(gè)拉筋將兩環(huán)板拉緊，形成加強(qiáng)元件。
每塊圓盤上還帶有一塊擋水板，其作用是保證冷凝水順利排出。操作時(shí)圓盤受到的蒸汽內(nèi)壓作用，由拉筋、外端支承圈、圓盤與空心軸連接處及擋水板上的拉力相平衡。擋水板的存在，只使在擋水板附近個(gè)別拉筋的受力狀況得到緩和。但在較遠(yuǎn)處的大范圍內(nèi)，擋水板的作用甚小。作為一種簡(jiǎn)化，在計(jì)算模型中忽略擋水板的作用。這樣的結(jié)果是偏于安全的。
計(jì)算模型則成為一個(gè)準(zhǔn)軸對(duì)稱實(shí)體�？紤]載荷及形狀的對(duì)稱分布，應(yīng)用彈性力學(xué)相關(guān)原理，有限元分析計(jì)算模型只取圓盤的1/16。AB面通過焊接固定在中空軸上，該面是固支端，在坐標(biāo)系XYZ下，約束X，Y，Z向位移。B面在坐標(biāo)系XYZ下，約束與BAHGFE面垂直的X向位移。同理，DCIIKL面也約束局部坐標(biāo)系X1Y1Z1下Z1方向的位移。G面及拉筋截面M，N，O，P，根據(jù)軸對(duì)稱原理，約束在坐標(biāo)系XYZ下的Z向位移。計(jì)算模型的單元?jiǎng)澐植捎每臻g四面體單元。在對(duì)模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)體建模后，通過程序自動(dòng)進(jìn)行網(wǎng)格的劃分與優(yōu)化，并對(duì)拉筋周圍的危險(xiǎn)區(qū)域作了網(wǎng)格細(xì)化。
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