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球磨机DEM仿真模型及结果分析

12/02/14  浏览:

    以作者设计的φ3.5m×11.0m规格的工业球磨机(图12—2)为原型建立离散元素法仿真模型如图12—3所示。该模型将磨机简体抽象为具有某种材料特性的圆柱体,其内壁上固定有特定数量的衬板条。从轴向上截取其中一段(原长度的1/11)作为简体的边界。简体内研磨介质抽象为具有特定材料特性与尺寸参数的球形离散单元,其球径在50-90mm之间。主要模型参数见表12—2。
           球磨机DEM仿真模型及结果分析

             球磨机DEM仿真模型及结果分析
    介质运动分析
    在利用球磨机的DEM模型进行仿真时,磨机研磨介质的运动随着工作参数的不同而表现出不同的形态。由DEM仿真得到的研磨介质的运动分析结果与理论描述基本相同。
    我们主要设置了两组仿真实验来研究工作参数对介质运动形态的影响。第1组仿真实验旨在考察球磨机筒体转速对研磨介质运动形态的影响;第2组仿真实验主要考察填充率对研磨介质运动形态的影响。
    在第1组实验中,研磨介质的填充串保持在30%的水平,同时设置磨机分别在转速率NN=30%、70%和110%(临界转速约为22.66rpm)的情况下,让其运行10s以达到动态平衡,如图12—4所示。
    
从图中可以观察到,当转速率N=30%时,筒内研磨介质主要作泻落运动,运行在此种状态下的球磨机对物料起研磨作用。当转速率达到70%时,研磨介质的抛落运动可以对物料进行冲击和粉碎。随转速的增大,研磨介质被提升到更高的脱离点.当转速接近临界转速,最外层的研磨介质开始贴附于衬板作离心运动。
   在第2组实验中,保持磨机转速率为70%,同时设置磨机分别在介质填充率ψ=30%、40%和50%的情况下运行10s,达到动态平衡,如图12—5所示。
      
从中可以观察到:当ψ较小时有介质被提升到更高的脱离点,磨内抛落运动强烈;随着ψ的增加,磨内肾形区的研磨作用增大。
    通过两组仿真实验,我们发现。N=60%~70%,ψ=30%~40%这样的参数配合能使研磨介质的动态分布既保证必需的冲击破碎力,又使处于最外层部分的介质得到充分抛落、有利于磨机功率的合理利用与衬板磨耗率的降低。