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随着现代工业日新月异的发展,粉粒料包装在工业生产中逐渐崭露头角并日趋成熟。传统粉粒料包装行业存在粉尘污染、操作环境恶劣、生产效率较低等诸多弊端。在当今环境保护、工业自动化与智能化的国际形势下,传统粉粒料包装形式已不能满足新型包装工业的需求。随着粉粒料包装范围的愈加广泛,研发新型喂料装置已变得刻不容缓。近年来,国际上出现一种新型粉粒料包装方式—背压式喂料装置,其背压喂料系统具有无机械易损件、包装效率高等优点,成为粉粒料包装技术的首选。背压式喂料装置的机理涉及多学科理论,本文在粉粒料流动性测试和背压极限值计算基础上,基于FLUENT数值模拟方法,研究背压式喂料装置的工作机理。根据Jenike流动函数法,研究了三种粒径的砂、P.C 32.5水泥粉体和9组配合比干混砂浆的流动性能。试验表明,砂的流动性随粒径的增大而变好。随配合比由1:9至9:1,9组干混砂浆流动函数的斜率逐渐增大,流动函数FF(Flow Function)值呈非线性逐渐下降趋势,流动性能逐渐变差。M5、M10商用工业砂浆的流动性测试及壁面摩擦试验,为背压极限值计算及结构优化提供了物料性能参数。以Janssen理论和Rankine应力状态为理论基础,在分析稳态流动时动态应力分布的基础上,探讨背压极限值。分析物料性能对背压极限值的影响,研究表明背压极限值随内摩擦角的增大而增加。针对M5工业砂浆物料对象,得出背压装置的上背压仓背压值介于1.703k Pa~10.530k Pa,下背压仓背压值介于0.462k Pa~14.401k Pa,为背压喂料系统的数值模拟提供了背压值参数。在背压式喂料系统的数值模拟中,以M5工业砂浆为例,采用欧拉多相流模型,基于FLUENT软件模拟了不同背压值和不同料位高度的物料流体场。模拟结果表明,背压值为7k Pa~12k Pa时,出口平均速度随背压值增加而显著增大;背压值为12k Pa时,该装置达到最佳喂料性能。在不同料位高度的数值模拟中,当背压值12k Pa,模拟结果得出,最佳料位高度为0.80m,背压装置的生产能力可达98.8t/h。利用Jenike料仓设计方法,合理优化了影响背压喂料装置的参数:料仓半顶角、背压面积。结果说明,背压装置优化后锥形仓料斗半顶角为15°、背压仓面积为0.08m2。FLUENT数值模拟验证显示,当背压值12k Pa时,优化后该装置的生产能力为106.668t/h,较之前增幅8.25%。课题的创新点在于:在粉粒料流动性能测试中,采用Jenike流动函数法表征了典型粉粒料的流动性参数,奠定了课题研究的试验基础;在背压极限值的探讨中,分析了稳态流动时的动态应力分布,提高了计算精度,更符合实际应用。