[發明專利]基于Fluent優化氣流分離電工級氧化鎂粉的方法

有效

• 申請號: 202011540321.2
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112560281B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 王卓;趙一鳴;王斌;趙大勇;朱俊翯;許子昂
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/23;G06F30/28;G06T17/20;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

本發明涉及基于Fluent優化氣流分離電工級氧化鎂粉的方法，包括：分區域建立氣流分級機的幾何模型；對氣體流動過程采用三維穩態湍流模型進行模擬，建立數學模型，采用的控制方程包括：連續性方程、Navier?Stokes方程和標準k?ε模型；對氣流分級機幾何模型采用非結構性網格進行網格劃分得到對應的氣流分級機的網格文件；通過仿真計算進行兩相流動模擬，得到一系列不同轉速下氣流分級機粗粉產品出口顆粒的粒度分布情況；獲取的不同轉速和風量下收集粗粉的粒度分布，并對比找出最佳運行參數，用于實際生產過程控制。

技術領域

本發明涉及電工級氧化鎂粉分離，尤其是涉及基于Fluent優化氣流分離電工級氧化鎂粉的方法。

背景技術

縱觀鎂化工的上下游產業，電工級氧化鎂一直被譽為鎂化工行業的明珠，也是鎂化工行業的市場制高點。電工級氧化鎂具有絕佳的電絕緣性、耐高溫性和熱傳導性，是典型的科技含量高、附加值高的氧化鎂產品，它是電加熱(管狀)元器件的生產中必不可少的絕緣填充材料，廣泛用于核能、航空航天、家電等領域，具有極其重要的戰略價值和市場空間。

電工級氧化鎂粉是由菱鎂礦石電熔成電熔鎂砂，經破碎、振動篩篩分，再利用氣流分級機的氣流分離，將電工級氧化鎂粉料進一步分離處理，得到符合粒度分布要求的電工級氧化鎂粉。在制備過程中電工級氧化鎂的主要形態為粉體顆粒，其目數分布是由用戶所需密度及流速和制電熱管大小而決定的。目數太大，其顆粒度小，單位重量上之表面積較大，容易吸潮；目數過小，其顆粒越大，壓延后會損傷發熱絲而影響電熱管壽命。

目前，我國電工級氧化鎂粉的加工設備陳舊、自動化程度低，導致產品質量波動大，產品一致性差。作為電工級氧化鎂生產過程的關鍵工序，工人只憑經驗調整氣流分級機的參數，沒有足夠的理論依據支撐。因此，有必要提出一種優化氣流分級機分離電工級氧化鎂粉的方法，對實際生產提供理論支撐，使得電工級氧化鎂粉的產品質量有所保證，從而提高成品率。

發明內容

為進一步提高電工級氧化鎂粉的產品質量和一致性，本發明要解決的技術難點是找到一種優化氣流分離電工級氧化鎂粉的方法,對實際生產提供理論支撐，使得電工級氧化鎂粉的產品質量有所保證，從而提高成品率。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：

基于Fluent優化氣流分離電工級氧化鎂粉的方法，包括以下步驟：

步驟一、分區域建立氣流分級機的幾何模型，使得所建立的模型與生產電工級氧化鎂粉的分級機設備尺寸一致；

步驟二、分級機內部為氣－固兩相流，氣流作為連續相，對其流動過程采用三維穩態湍流模型進行模擬，并建立數學模型，采用的控制方程包括：連續性方程、Navier-Stokes方程和標準k-ε模型；

步驟三、對氣流分級機幾何模型采用非結構性網格進行網格劃分，所建立模型需要對分級葉輪附近的網格劃分進行細密處理，對于進料管、氣流出口區域的網格劃分采用較為疏松的處理方式，最后得到對應的氣流分級機的網格文件；

步驟四、設置電工級氧化鎂粉的物料性質、模擬計算的求解條件和邊界條件，通過Fluent軟件進行兩相流動模擬，獲得顆粒在氣流分級機內部的運動情況，同時得到一系列不同轉速下氣流分級機粗粉產品出口顆粒的粒度分布情況；

步驟五、獲取的不同轉速和風量下收集粗粉的粒度分布，與實際生產過程中符合電工級氧化鎂粉產品要求的粒度分布標準參數進行對比，找出對應的氣流分級機的最佳運行參數，用于實際生產過程控制。

是將建模區域分兩個部分：分級葉輪、分級機本體外殼分別建模。

所述網格劃分是利用ICEM前處理軟件實現的。

所述步驟三中的網格劃分需要滿足以下控制方程約束：連續性方程、Navier-Stokes方程和標準k-ε模型。