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磨粉机冷却式磨辊的设计及研制

作　者: 李东梁
导　师: 武文斌
学　校: 河南工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 磨辊旋转热管冷却式磨辊水冷磨辊试验
分类号: TH122
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 112次
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内容摘要

磨辊是磨粉机的主要部件,它的作用是将物料进行挤压、剪切和剥刮,从而对物料进行粉碎和研磨。在粉碎和研磨的过程中,由于挤压和磨擦,磨辊和物料之间会产生大量的热量,从而使辊体温度逐渐升高,磨辊工作时表面的温度可以达到60℃～80℃。如果磨辊在工作过程中不能得到及时的冷却,将使物料中的蛋白质和热敏性维生素变性,大大降低产品的质量。同时物料可能因被烧糊而粘结在磨辊上,导致磨辊研磨失效,降低磨辊的寿命,增加电耗。所以磨辊温度过高带来的问题迫切需要解决。为了降低磨辊的温度,目前国内外普遍使用的是水冷式磨辊,它可以有效的降低磨辊的温度,但其中最大的问题就是增加了复杂的水冷却循环装置,特别是在多次装拆后,密封是最大的问题,增加了生产成本。针对以上存在的问题,本文提出并研制了一种冷却式磨辊。通过计算、设计制造出用于冷却式磨辊的核心部件——旋转热管,并且通过试验,验证了其用于冷却式磨辊的可行性和可靠性,最后制造出用于磨粉机的冷却式磨辊。论文的主要研究工作如下:1.通过计算设计了旋转热管的几何尺寸和功能参数,即确定了旋转热管的内外径尺寸、长度尺寸、工作液体材料、管壳材料和充液比以及翅片的高度、厚度和片数等尺寸,制作出基本达到要求的旋转热管。2.设计完善了试验台,模拟磨辊实际工作状态进行了试验,通过改变加热温度、转速等试验参数来分析旋转热管的传热性能,并将试验结果和理论计算结果进行了比较,得到旋转热管冷凝段平均传热系数随转速增加而增加,旋转热管的热阻的试验值在计算值的偏差范围内,设计的旋转热管启动快,等温性能好,研究结果为冷却式磨辊的研制奠定了基础。3.研制出了冷却式磨辊,并且通过实验,验证了冷却式磨辊的工作效果,并得出冷却式磨辊启动性能和等温性能良好,可以降低物料和磨辊表面温度的结论。4.提出冷却式磨辊中尚存在的问题和今后继续研究完善冷却式磨辊的建议。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-16
  1.1 课题背景及选题意义  9-11
  1.2 国内外研究现状  11-15
    1.2.1 冷却式磨辊的研究  11-13
    1.2.2 旋转热管的研究  13-15
  1.3 本文研究的主要内容  15-16
第二章磨辊的传热分析  16-28
  2.1 磨辊传热的理论基础  16-20
    2.1.1 热传导  16-18
    2.1.2 对流换热  18-19
    2.1.3 辐射换热  19-20
  2.2 冷却式磨辊的传热分析  20-27
    2.2.1 冷却式磨辊的传热过程  20-21
    2.2.2 冷却式磨辊的传热量的分析  21-27
  2.3 本章小结  27-28
第三章磨粉机冷却式磨辊的设计  28-43
  3.1 冷却式磨辊中旋转热管直径的设计  28-34
    3.1.1 辊式磨粉机的动力传递规律  28-30
    3.1.2 磨辊受力分析  30-34
  3.2 旋转热管主要性能参数的设计计算  34-39
    3.2.1 工作液体的选择  34-36
    3.2.2 管壳材料的选择及强度计算  36
    3.2.3 充液量的确定  36-37
    3.2.4 端盖厚度的计算  37-38
    3.2.5 散热翅片的结构设计与参数计算  38-39
  3.3 旋转热管传热极限的计算分析  39-42
    3.3.1 声速极限的计算  40
    3.3.2 沸腾极限的计算  40
    3.3.3 携带极限的计算  40-41
    3.3.4 冷凝极限的计算  41-42
  3.4 本章小结  42-43
第四章磨粉机冷却式磨辊的研制  43-61
  4.1 冷却式磨辊旋转热管的制造  43-44
  4.2 冷却式磨辊旋转热管的试验装置  44-48
    4.2.1 电加热圈  44-45
    4.2.2 温控仪表  45
    4.2.3 红外测温仪  45-46
    4.2.4 单片机测温装置  46-47
    4.2.5 帽式导电滑环  47
    4.2.6 夹具  47-48
  4.3 冷却式磨辊的旋转热管的试验设计  48-51
    4.3.1 试验台设计  48-50
    4.3.2 试验步骤设计  50-51
  4.4 冷却式磨辊的旋转热管的试验结果与分析  51-55
    4.4.1 试验数据处理  51-52
    4.4.2 实验结果分析  52-55
  4.5 冷却式磨辊的制造及试验分析  55-60
    4.5.1 冷却式磨辊的制造过程  55-57
    4.5.2 试验及试验结果与分析  57-60
  4.6 实验结果分析  60-61
第五章结论与展望  61-62
  5.1 结论  61
  5.2 研究展望  61-62
参考文献  62-65
致谢  65-66
附录  66-71
  附录一磨辊通水冷却的效果测定  66-67
  附录二磨粉机水冷却装置  67-68
  附录三单片机测温装置电路图  68-71
个人简历  71

磨粉机冷却式磨辊的设计及研制

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