毕业设计论文带式压滤机设计.doc
《毕业设计论文带式压滤机设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业设计论文带式压滤机设计.doc(61页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、带式压滤机设计摘要本论文整理了目前带式压滤机所运用到的脱水理论和设计经验,并依据该理论和经验设计了一台带宽为1500mm的带式压滤机。对脱水工艺上的重力脱水区、楔形脱水区、压榨脱水区进行设计。 设计内容主要有辊系设计、驱动机构设计、纠偏机构设计、张紧机构设计、机架设计。具体内容包括:1、 辊系设计,包括辊筒选材、轴头设计、压榨棍的布置、轴承选型。2、 驱动机构设计,包括传动方案设计、传动比计算、电机和减速机的选型、滚子链传动设计、链轮设计。3、 纠偏机构设计,包括压力计算、气缸选型、气缸座设计、轴承选型。4、 张紧机构设计,包括压力计算、气缸选型、气缸座设计、轴承选型。5、 机架设计,包括型钢
2、的选材、表面处理等。通过整理出来的理论和经验,运用到实际设计当中,尝试设计一种处理能力强、成本低、实用性强的带式压滤机。关键词:驱动机构设计、辊系布置、选材、带式压滤机Design of Belt Filter Press ABSTRACTKeywords:目录1绪论11.1污泥脱水现状11.2污泥处理设备发展状况21.2.1带式压滤机国外发展状况21.2.2带式压滤机国内发展状况21.2.3带式压滤机的相关标准31.3带式压滤机设计内容拟完成的工作41.4选题的意义和目的51.5本章小结52 过滤与压榨理论62.1过滤理论简介62.2过滤技术概述82.3压榨理论简介82.4带式压滤机脱水理论
3、92.4.1重力脱水过滤速率方程102.5 本章小结113带式压滤机的设计要点123.1带式压滤机的设计要求123.2带式压滤机的工作系统123.3带式压滤机脱水机理阐述143.3.1污泥的预处理143.3.2机械压滤153.4带式压滤机的结构形式分析163.4.1结构形式的主要差别173.4.2典型结构型式分析183.5带式压滤机结构形式对脱水性能的影响193.4.1重力脱水区203.4.2压榨脱水区203.4.3滤带冲洗装置213.4.4滤带的选择223.5带式压虑机主要结构223.5.1驱动机构223.5.2张紧装置233.5.3纠偏装置233.5.4 传动辊、压榨辊及纠偏辊243.5.
4、5 机架243.5.6 滤带的冲洗装置243.6本章小结244带式压滤机性能分析和技术要求254.1设计的前提条件254.2各脱水区理论分析254.2.1重力脱水区254.2.2预压压榨脱水区264.2.3剪切压榨区264.3 带式压滤机性能指标计算264.3.1带式压虑机处理能力的计算264.3.2过虑面积的计算294.3.3带式压虑机体滤带有效宽度计算294.4本章小结305带式压滤机机构设计及相关计算315.1确定各辊直径及辊系布置315.1.1确定各辊直径315.1.2辊子结构设计325.1.3辊系布置335.2气缸的计算与选型335.3带式压滤机电机功率计算345.3.1轴承的摩擦特
5、性345.3.2电机功率的计算365.4传动设计365.4.1减速比计算365.4链传动设计375.4.1滚子链设计375.4.2滚子链链轮395.5纠偏装置设计445.5.1纠偏方式的选择445.5.2纠偏原理及受力分析455.6棍子刚度计算465.7机架设计475.8确定轴承475.9材料清单和整机重量计算495.9.1钢材明细表495.9.2 整机主要部件重量计算505.10 本章小结515.11辅助设备51总结53参考文献54带式压滤机设计1绪论1.1污泥脱水现状随着我国经济快速的发展,人民的生活有了很大的提高,但片面追求经济的发展而忽略其对环境造成的污染。我国目前的水资源十分紧张,而
6、水污染问题日益严峻。伴随着环保意识的提高,据中国水网年度系列报告之四的统计数据显示,截止到2008年,我国正在运营的污水处理厂总数已达1408座,其中城市污水处理厂的数量为1043座,县级及以下污水处理厂座数为346座。正在运行中的城市污水处理厂,每天将要产生约1000余万吨的污泥(含水率在96左右),对于产生的污泥,如果不予以有效的处理和处置,仍然会污染环境,使污水处理厂的功能不能完全发挥7。污泥是水处理过程中的固体废弃物,集中了水体中的大量细菌、病原体、有毒有害物质。处理不当会造成严重的二次污染,使水处理效果付诸东流。污泥处理和处置一直是水处理过程中的难点。在我国污泥处理和处置技术才刚刚起
7、步,与国外先进技术相比有很大差距。随着污水厂的建设,原有污泥处理方式中存在的种种问题愈趋突出,技术与设备的改进己经成为当务之急。从污水处理厂排出的污泥由于含水量高,体积庞大,且易腐败发臭,不利于运输和处置,所以常常需要进行脱水,这样可以降低污泥的含水率,减小污泥的体积,降低运输成本,浓缩后污泥可利用物质的含量增加(如农用的肥分、焚烧的热值等),且利于污泥的后续处置和利用。常用的脱水方法有自然干燥和机械脱水两种。自然干燥是利用自然力量(如太阳能)将污泥脱水干化的一种常用的方式。传统上常用的是污泥干化床。该方法适用于气候比较干燥、占地不紧张以及环境卫生条件允许的地区。随着机械脱水设备的出现和推广应
8、用,干化床的应用范围逐渐减少,逐渐被机械脱水设备所代替。机械脱水是目前世界各国普遍采用的方法。常用的脱水机械有真空过滤机、板框压滤机、带式压滤机和离心机。近年来,带式压滤机得到迅速发展,作为污泥脱水的主要机种在世界各国得到广泛应用。1.2污泥处理设备发展状况 机械脱水使用的设备中品种较多,常用的有板框压滤机、带式压滤机、转鼓真空过滤机和圆盘真空过滤机等。真空过滤法优点是操作简单,管理方便,缺点则是压差有限且难于取得含水率较低的滤饼。80年代以来,随着离心技术和有机高分子絮凝剂的发展,离心脱水机的使用日益增多,但由于设备高速旋转,所以污泥中含有砂砾时磨损快,而且当固液相对密度差别不大时不易分离;
9、另外离心脱水机还有功耗高、噪音大的缺点。污泥经过板框压滤机处理后泥饼的含水率较低,但运行时为间断运行,效率低,不适合大批量处理。带式压滤机的工艺流程简单、自动化程度高、运行连续、控制操作简便和工作过程可调节等一系列优点,以及省却了污泥浓缩池,在一定程度上节省了建设资金,加之大量污泥处理的需要,使其近年来在国内外得到很大的发展。带式压滤机是一种发展较快的污泥脱水设备,应用范围除了城市下水污泥处理外,己普及到造纸和纸浆、冶金、烟草、选矿、选煤、化工、食品等行业的工业废水污泥处理。1.2.1带式压滤机国外发展状况1963年西德人首先研制成功带式压榨过滤技术,是对传统固液分离技术的一种革命。由于带式压
10、滤机具有生产能力大、自动化程度高、滤饼含水率低、运行安全可靠等优点,引起了世界各国的重视,纷纷投入大量的人力、物力和财力对其进行研究开发。奥地利的安德里茨公司,在引迸西德原型机的基础上,于1978年首先推出了CPF21001型带式压滤机,并在亥姆希斯矿的浮选尾煤脱水中成功应用。至今,安德里茨公司己经生产出滤带宽度在范围内各种规格的带式压滤机13000多台,应用到很多领域。日本是当今世界设计和生产带式压滤机最具特色的国家,它所设计和生产的带式压滤机主要是以高压压榨型为主,即最后的脱水辊为高压压榨辊,可使滤饼的含水率达到最低点30。1.2.2带式压滤机国内发展状况自进入2000年以来,我国带式压滤
11、机工业一直以每年20%左右的增长速度快速发展。目前,我国约有带式压滤机生产公司3万余家,从业人员约100万人。 2007年带式压滤机销售额达到 870亿元人民币,带式压滤机出口超过了14亿美元7。设备结构设计、产品质量、应用范围和售后服务等方面也取得了比较好的成绩,可与国外同类型的进口产品相比,尤其是在售后服务方面,更有着得天独厚的优势。无论是在带式压滤的理论研究还是制造应用方面,我国均取得了较大的成就。目前我国形成普通(DY)型、压滤段隔膜挤压(DYG)型、压滤段高压带压榨(DYD)型、相对压榨(DYX)型及真空预脱水(DYZ)等5个系列产品,主要区别在于压榨脱水阶段。带式压滤机主要用于造纸
12、、印染、制药、采矿、钢铁、煤炭、制革等行业,尤其在城市污水处理和工业污泥脱水中应用最为普遍。但是带式压滤机也存在不足。重力脱水区决定着带式压滤机单位时间内的处理量,它主要分离絮凝后料浆的自由水,使料浆失去流动性。重力脱水区长度与滤带行走速度有关。在通常情况下,重力脱水时间与挤压脱水时间之比为1:1。对于难脱水的料浆来说,重力脱水时间要求1.5:1。但重力脱水段过长受到机械结构的限制,对滤带跑偏有较大影响。带式压滤机重力脱水区完成预脱水一般仅依靠污泥自身重力,因为过滤时间和重力脱水区长度的限制,导致污泥在这一部分脱水效果并不理想,一个直接后果就是进入压榨区域的污泥仍然有着相当高的含水率。因此当压
13、榨辊施加较大压力时,滤带中的污泥很容易产生外溢;而施加较小压力时,最终脱水效果又受到影响。1.2.3带式压滤机的相关标准为贯彻中华人民共和国水污染防治法,保障水污染治理设施质量,国家环保总局于2006年颁布了环境保护产品技术要求-污泥用带式压榨过滤机(HJ/T2422-2006),规定了污泥脱水用带式压滤机的技术要求、试验方法和检验规则等。建设部1996年推行了污泥脱水用带式压滤机(CJ/T 80-1999)行业标准,规定了污泥脱水用带式压滤机的基本参数、型号编制、技术要求、试验和检验规则、标志、包装、运输、储存,适用于带式压滤机的设计、制造、检验和验收。国家发改委与中国机械工业联合会2005
14、年制定了浓缩带式压榨过滤机(JB/T10502-2005)的机械行业标准规定了浓缩带式压榨过滤机的型式、基本参数、技术要求、试验方法、检验、标志、包装、运输和贮存、质量保证等要求。还有国家机械工业局1999年发布的带式压滤机(JB/T 9040-1999)行业标准,中国工程建设标准化协会颁布的带式压滤机污水污泥脱水设计规范(CECS 75:95)等。这些标准之间有很多重复之处,但是它们之间并没有原则上的冲突,生产厂家可以根据自己提供的带式压滤机的性质选用最适合的标准,有时又要满足多个标准。比如为污水处理厂设计、制造的带式压滤机就要符合JB/T 10502-2005、HJ/T2422-2006和
15、CECS 75:95。我国还没有出台国家标准将上面的各个标准整合在一起,带式压滤机仍然作为非标机器来设计、制造,这给使用者的维护、修理带来了诸多的不便。1.3带式压滤机设计内容拟完成的工作1、确定设计的参数表1.1 设计参数污泥类型污水处理厂污泥带宽(mm)1500污泥含水率9699处理能力()58泥饼含水率7582标称处理量()9滤带速度110驱动辊径(mm)168+12 根据污水处理厂污泥的含水率、性质以及相关技术文件,本次带式压滤机设计的参数如表1.1所示。2、带式压滤机的总体结构分析和总体方按的确定 通过查找带式压虑机相关设计及相关机械的资料对驱动机构,压榨棍系、张紧装置、纠偏装置等进
16、行分析阐述。3、带式压虑机的机构设计 确定总体设计方按后,根据机械结构的知识进行带式压虑机的机构设计并运用工程力学等理论知识对机架、压榨棍等主要部件进行受力分析和校核。4、到广州金美晟环保设备技术有限公司实习,深入了解带式压滤机的运行原理及结构部件。5、根据设计计算所得的数据,利用AutoCAD软件完成零件图和总装配图。1.4选题的意义和目的本次毕业设计是适应社会发展的环境保护需要。选题的意义和目的是:一方面是为日后从事机械设计工作打下基础并积累经验,同时也有助于对机械、环保行业的认识,为就业提供方向性的指导。另一方面是为了巩固和运用学生大学四年所学的专业知识,培养机械设计的能力。1.5本章小
17、结本章主要对带式压滤机的国内外的发展状况、国家标准做了简单的介绍。说明国内带式压滤机具有巨大的发展空间。572 过滤与压榨理论2.1过滤理论简介过滤是以某种多孔物质为介质,在外力作用下,使悬浮液中的液体通过介质的孔道,将固体颗粒截留在介质上,从而实现固、液分离的操作,它是实现液体非均相物系分离的最普遍和最有效的单元操作之一。过滤操作采用的多孔物质称为过滤介质,所处理的悬浮液称为滤浆或料浆,通过多孔通道的液体称为滤液,被截留的固体物质称为滤饼或滤渣。与蒸发、干燥等非机械操作相比,属于机械分离操作的过滤,能量消耗比相对较低。自从鲁思建立过滤方程以来,至今人们对过滤方程已进行了比较详尽地研究。其中最
18、著名的是以提勒等人为代表的西方学派,另一派是以白户纹平为首的日本学派。这两派所用的过滤方程虽然都来自鲁思原始的过滤方程,但由于采用的参数不同,因此过滤方程的形式也不一样。在方程的应用上也有很多差别。这些方程对一些专门问题的研究,如一维压榨、二维压榨、二维过滤都有深远的影响。西方过滤方程的常用形式基本可以通过两种途径导出。一种是由著名的达西(Dacy)定律直接推出;另一种是将当量直径引进泊肃叶(Poiseulle)方程得到柯兹尼一卡尔曼(Kozeny Carman)方程,然后再由该方程得到过滤方程11。白户纹平在过滤方程中所用的参数与西方的参数则明显不一样,方程的形式也不同。采用这种方程形式使得
19、实际应用时参数测定更加容易,处理问题也更简单方便。他所用的方程是基于下面两条假定建立的。1、滤饼阻力是滤饼空隙率的函数;2.假设滤浆是均匀的,则滤出同体积的滤液就有相同质量的固体颗粒截留在介质上。以上面这两条假定为基础,可以把滤浆中固体含量作为滤饼阻力的基准。通常己知滤浆中固分浓度,在过滤过程中可随时测定滤液量。为了将固分浓度和滤液量联系起来,把“滤出同体积的滤液就有相同质量的固体颗粒截留在介质上”这一假设用方程表示出来,就必须将残留在滤饼中的液体量也加入计算。因此引入下面的参数。滤饼湿干质量比:假定滤浆是由固体颗粒和纯液体组成,没有互溶成分。一般过滤过程都假定满足这一条件。根据过滤的基本理论
20、,在多数情况下,可用与流量、压差和过滤面积等参数有关的微分方程式来描述。 (2.1)若知时的流量和初始流量就可得出方程式(2.1)的一般解; (2.2)在使用新过滤机前或估算用现有设备过滤新产品的生产能力时,最好采用叶滤器或瓷漏斗来测定新悬浮液的过滤特性。若选用的过滤介质或滤纸的致密度适宜,则渗入介质缝隙的固体颗粒可忽略不计(即介质的阻力恒定)。对适于这种“滤饼规律“(cake-law)的情况,参数P可视为零,由方程式(2.2)可得出: (2.3)式中为滤饼和介质两端的压差,参数,和由下式求得: (2.4) (2.5)式中: 在实验压力范围内滤饼的平均阻力;固体物浓度(考虑了滤饼含有滤液);滤
21、液粘度;过滤面积;介质阻力。给定值,就可估算出某一特定过滤速度所需的过滤面积。流速与固体物的产量()和浓度有关: (2.6)其中: (2.7)式中:流体密度;湿滤饼与干滤饼质量比。固体物的质量分数,即固体物的质量与滤浆质量之比;若压差和流量选得合适,那计算结果可能与选用的过滤机(如带式压滤机、真空过滤机、板框压滤机和离心过滤机)的操作方式有关。2.2过滤技术概述实现过滤操作的外力有重力、离心力、机械力以及真空推动力等。现代工业生产中通常会采用一种或多种力场共同作用,以“真空”、“真空+重力、“重力+机械压力”、“真空+重力+机械压力”四种组合方式进行过滤操作来实现固液分离的分离机械统称为过滤机
22、,而以离心力为外力的过滤分离机械统称为离心机。在工业生产中,实现固、液混合物分离的操作方法分沉降与过滤两大类,但由于分离的推动力不同又可分为重力沉降、重力过滤,真空或加压过滤,离心沉降、离心过滤,后者是利用离心力来实现的操作。一般说来,重力沉降或重力过滤效率较低,现代工业生产己很少采用。真空或加压过滤操作的分离机械统称为过滤机,离心沉降或离心过滤操作的分离机械统称为离心机,这两类分离机械是现代工业中普遍用来分离固、液混合物的机械。过滤的历史悠久,是一种重要的固液分离方法。人们对它投入大量的精力进行研究,原因是固液分离装置己成为一种量大面广的通用设备,广泛地应用于国民经济的各个方面;固液分离的适
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业设计 论文 压滤 设计
![提示](https://www.31ppt.com/images/bang_tan.gif)
链接地址:https://www.31ppt.com/p-4856221.html