磁悬浮球形转子超重力反应器结构设计及转子调控方法
超重力反应器是化工过程强化技术应用的典型设备代表，是目前强化传质最有效的设备之一，具有传质效率高、低能耗和体积小等优点，在石油化工领域的绿色转型和低碳发展方面有着广泛的应用前景。超重力反应器工作过程中，物料未反应物和反应生成物会不断黏附转子丝网填料，造成转子不平衡振动致使损坏设备并引发物料泄漏，一直制约着超重力反应器的长周期运转和大型化应用进程。磁悬浮技术应用是解决机械摩擦与部件磨损的一大方向，本文以超重力反应器为研究对象，对超重力反应器结构与控制系统的设计和仿真进行研究:首先，提出磁悬浮球形转子超重力反应器结构及其反应工作原理，并以菱镁矿石碳化法制备轻质碳酸镁为目标工艺对磁悬浮球形转子超重力反应器设计方法进行说明;其次，建立磁悬浮球形转子超重力反应器的电磁控制系统、转子调控方法和反应过程监测系统;最后，应用ANSYS Maxwell软件分析转子-线圈系统的悬浮驱动磁场、旋转驱动磁场和悬浮旋转驱动叠加磁场。文章主要研究内容如下: (1)磁悬浮球形转子超重力反应器结构设计方法:研究了超重力反应器的基本种类、结构和工作原理;根据菱镁矿石碳化法制备轻质碳酸镁的工艺过程和本质安全化设计方法设计了磁悬浮球形转子超重力反应器结构，从根本上改变了传统超重力反应器转子等主体的结构。 (2)磁悬浮球形转子超重力反应器电磁控制系统设计及转子调控方法:构建了磁悬浮球形转子超重力反应器电磁控制系统并设计其控制方案;提出了磁悬浮球形转子超重力反应器转子调控方法，建立出球形转子悬浮和旋转调控机制，通过电磁控制系统各部件联合响应使转子在反应器壳体中无接触悬浮与旋转运动，保持转子球心始终处于反应器轴心线上，实现转子从正常旋转到出现不平衡再到恢复平衡的不平衡调控，维持超重力反应器的稳定运转;构建了磁悬浮球形转子超重力反应器反应过程监测系统,方便进行控制、数据管理和过程监测。 （3）磁悬浮球形转子超重力反应器转子-线圈系统有限元仿真分析:在ANSYS Maxwell软件中构建了转子-线圈系统模型，并设置了仿真相关参数;分析了转子-线圈系统的悬浮驱动磁场、旋转驱动磁场以及悬浮旋转驱动叠加磁场，证明了磁悬浮球形转子超重力反应器的结构、电磁控制系统和悬浮旋转调控方法的合理性，对优化超重力反应器结构与电磁控制系统奠定基础。
超重力反应器;结构设计;控制系统;转子调控;有限元仿真
北京化工大学
硕士
机械
王峰;石磊
2023
中文
TQ052;TQ050.2
2023-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）