粉末包装机常见问题

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粉末包装机机理研究综述

作者: 粉末包装机机理研究综述 时间:2018-08-02 来源:粉末包装机机理研究综述
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粉末包装机机理研究综述


    国外对于螺旋输送机的机理研究已经进行了好多年,不断的探索真实的输送机理,对螺杆充填及输送的机理提出过三种理论方法,分别是:单质点法、流体力学法和物料群法。当然这三种理论方法也可用于螺杆式粉末包装机的机理研究。


1、单质点法


    德国学者 Sinha 和 Vierling 等人首先提出单质点法。单质点法的核心思想为:在所有的粉末颗粒中取出一单元体为代表,研究此单元体在螺杆输送或充填过程中的运动轨迹,对此单元体进行速度分析及受力分析。单质点法的优点是通过单元体的速度及受力方程,指导螺杆设计过程中的几何参数选择,为螺杆几何参数的选择提供理论依据。单质点法的不足之处为在研究过程中,需要对粉末颗粒进行某些假设,比如粉末颗粒沿螺杆的径向方向分成无数个薄层,且每一层之间无滑动现象,避免了在研究过程中某个单元体被其他粉末颗粒影响的情况,粉末颗粒与螺杆的螺旋面没有粘连现象,避免颗粒因粘连情况而改变运动轨迹,忽略粉末颗粒间粒子的相互作用力,而螺杆在旋转过程中,转速越高,相互作用力越大,因此采用单质点法分析充填效率较高、转速较大的粉末定量充填难免会产生一定的误差。所以单质点法对于螺杆结构参数的辅助设计有很大帮助,而对全部粉末颗粒的流动性分析方面存在明显的不足。

2、流体力学法


    螺杆式粉末定量包装机属于高速输送高充填效率的设备,芬兰专家 Mikeroler 与瑞典专家 Onasson 共同提出利用流体力学的理论来分析粉末颗粒在充填设备中的流动情况。主要思想是把流动中的粉末颗粒假设为流体,让流体的流动来代替整体粉末物料的流动,研究其在输送充填过程中的规律性,分析粉末颗粒在充填过程中的运动方向。
 
    在充填过程中,理想流体与此处所提到粉体物料还是有所不同。理想流体的特征有:(1)理想流体是一种假想的没有黏性的流体,在流动时各层之间没有相互作用的切应力,即没有内摩擦力。(2)理想流体无黏性且具有不可压缩性,这种流体的密度在流体运动中的个别变化为零,速度散度也为零。流体内部的相对运动会导致流体内部的相互作用,这就是流体的粘性。

    如果把粉末物料假设为流体,此处流体的粘性力来源于粉末颗粒内部的相互挤压。由于螺杆在高速充填过程中,螺杆对粉末物料的摩擦力远远大于粉末颗粒内部的作用力,也就是粘性力远远小于螺杆对粉末物料的摩擦力,因此粉末物料的粘性力可以忽略不计,这也正是可以把粉末物料假想为流体进行分析研究的原因。


3、物料群法


    物料群法主要适用于向上输送的垂直螺旋输送机,主要是将整个颗粒群为研究对象,通过分析物料在螺旋面上的自由曲面形状,结合物料群所受到的离心力及重力,依据质量守恒定律,假设进口与出口的物料体积不变,对输送的效率进行研究,此方法与本文中的螺杆充填粉末物料的方向相反,此处不再赘述。



 

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