ANSYS污泥脱水用螺旋卸料沉降离心机螺旋转子结构优化设计(3)
1。2 课题研究目的与意义
污泥脱水用卧螺离心机大部分用于分离人们生活污水中的固液混合物、处理自来水厂中长期沉淀的污泥和其他一些工厂产生的污水的净化，是水资源回收利用的重要装备之一。随着水资源的减少，污泥脱水技术的发展为城市用水提供了一个新的方案，是一种发展趋势。该课题主要针对卧螺离心机的螺旋转子结构进行优化及脱水流程方案的优化，以提高现有卧螺离心机的处理量和分离效果，使脱水更加充分，同时希望能够通过优化减少成本，提高产品的使用寿命，达到最佳效果。
本课题针对卧螺离心机螺旋转子进行结构优化，利用ProE软件进行三维建模，然后采用有限元分析方法[3]，使用ANSYS Workbench 软件对螺旋转子进行静力分析，最后根据分析结果有针对性的进行优化，既方便快捷又准确可靠。在对螺旋转子的结构和参数做了优化之后，提高了卧螺离心机的整机的性能，减少了螺旋转子的变形和应力，提高了整机运行的稳定性和工作可靠性，同时为污泥脱水处理部门提供了可行方案。
该课题是江苏科技大学（张家港）与江苏捷达离心机制造有限公司的合作项目，也是“张家港市科技支撑项目”的课题之一。主要将卧螺离心机转子结构进行优化设计，改善污泥脱水离心机存在的不足。
1。3 离心机转子国内外研究现状
1。4 本文研究内容
本文先主要针对污泥脱水用卧式螺旋卸料沉降离心机转子结构进行优化设计及简单仿真分析。需要完成的主要工作包括：
(1)对现有的卧螺离心机进行仿真分析，了解其工作原理；
(2)对现有卧螺离心机进行转子静力分析，根据分析结果确定优化参数；
(3)优化卧螺离心机的转子结构；
(4)优化后的离心机转子进行有限元分析；
(5)根据分析结果进一步改进离心机的结构参数，达到更好效果；
(6)进行污固液混合物脱水流程方案确定和脱水分析。
本课题的研究方法是，对现有卧螺离心机进行结构优化，利用ProE建立三维模型，然后和ANSYS建立连接，进行转子的静力学分析。之后结合有限元分析结果，将卧螺离心机转子的结构进行优化，来扩大处理量，改善分离效果。其次，将优化后的卧螺离心机用三维软件来仿真。最后，提出改进污泥固液混合物脱水流程方案。利用不一样的参数进行ANSYS求解，最终采用最好的方案。
第二章 卧式螺旋卸料沉降离心机概述
2。1 卧式螺旋卸料沉降离心机在污泥脱水中的作用
污水处理所产生的污泥具有较高的含水量，经过脱水后，污泥含水率可降低到50%-80%，因此，污泥脱水是一个复杂的工作。整个污泥脱水系统包括五个部分：污泥进料系统；絮凝剂投配系统；浓缩、脱水系统；泥饼输送系统；成套系统电控装置。其中，卧螺离心机是污泥脱水系统的最重要组成部分，主要负责实现污泥中固液相的分离，大大降低污泥的含水率，为固相接下来的进一步干燥奠定基础，是污泥处理中必不可少的关键部分[10]。因此，卧螺离心机的性能大大影响了整个污泥脱水系统的脱水效果。
2。2 卧式螺旋卸料沉降离心机的工作原理文献综述
卧式沉降螺旋卸料离心机主要由高速旋转的转鼓、与转鼓转向相同但是转速不同而且带空心转轴的螺旋输送器、差速器部件、轴承座组件、机壳和机座等部件组成。其工作原理示意图如图2-1所示。
图2-1 卧螺离心机工作原理示意图
卧螺离心机利用不同密度或不同粒度的固、液体颗粒沉降速度不同的特点来分离混合物。当要分离的污泥混合物悬浮液经进料管进入离心机转鼓后，高速旋转的转鼓会产生巨大的离心力，在离心力的作用下，泥浆固液混合物被打散，由布料锥布料，分别流至螺旋输送器和转鼓中，其中密度较大的固相颗粒慢慢沉降到转鼓内壁，形成固环层，随螺旋输送器向前运动，而水的密度小，因此所受的离心力也小，被压缩在中间位置，只能在固环层内侧形成液环层，自身由于流体的运动扩散向势能低的大端流动，经装有溢流板的大端盖流出。