内容简介：: 开题报告课题名称微滤机样机虚拟设计一、本课题的目的及意义，国内外研究现状分析1、本课题目的及意义我国对于微滤机的研究起步较晚，与国外相比产品技术水平较低，可靠性差，外观差，品种不丰富。随着水资源的日益减少，污染日益严重，国家非常重视水处理设备的开发和研究。微滤机也得到优先发展。在处理石油行业废水时，可代替砂滤也可以与砂滤串联以达到更好的经济和环保效益。对于造纸行业的废水和白水回用也有较好的去除效率。微滤机用途较广，凡固液分离过程都可以应用 ,特别是用以去除水中的藻类、悬浮物等效果更好。但微滤机的工业应用尚存在下述问题：滤网制造工艺较复杂。滤网在运转过程中不同程度地被堵塞尚无成熟的滤网清洗方法。浮游生物和非晶体物质（包括有机杂质）的检测方法较复杂，试验周期过长。2、课题国内外研究现状微滤机净水技术在国外开发于 1940-1942年。它是一种用固液分离机械过滤净水技术。微滤机广泛的应用于冷却循环水处理，废水处理的深度处理与中水回用，净化造纸用水，白水回收以及各种污废水的处理。其主要特征为处理效果良好，出水水质稳定，连续运行，承受冲击负荷能力强，全自动运行，操作及维修简便，运行费用及占地面积小等。近年来国内外特别重视微滤机的开发和研究，以提高污水处理的效率。根据国内外微滤机应用和试验研究成果结合国内炼油厂的实际情况，湖南大学和抚顺石油二厂为开发扩大微滤机的应用范围，着重在下列几个方面进行了试验研究：微滤机净化炼油厂循环冷却水的可行性；微滤机代替目前炼油厂较普遍应用的旁滤池的可能性，应用微滤机过滤指数选择滤网的可靠性；滤网清洗剂及清洗方法的有效性；浮游生物和非晶体物质检测方法的正确性。经半年多的各种条件试验，上述主要问题均取得了较好的成果。得出以下结论：应用微滤机处理炼油厂循环冷却水是可行的。采用 100/500 国产不锈钢丝网，冲洗水压力为 P=1公斤/平方厘米，滤筒转速 N=3 转/分，水头损失 H=15-30 厘米时，滤速可达 60-107 立方米 /平方米时，出水水质接近国内通用的旁滤池出水水质，达到了部分炼厂循环水水质标准。采用 8301 滤网清洗剂，无论是停车拆网清洗还是不停车不拆网清洗都是可行的，清洗后的滤网的滤速接近于新网。腐蚀现象轻微，为滤网的清洗开发了一条新的途径。微滤机处理炼油厂循环冷却水具有较好的经济效益，与国内通用的旁滤池比较，以处理量 10000 立方米每天计，一次投资可节约 6万元，经常管理费用可节约 13.182万元每年。（1）微滤机用于白水回收的实践石砚白麓纸业有限公司的技术人员使用 2 台微滤机分别处理纸板机的白水回收和新闻纸机的白水回收。在处理纸板机的白水回收时，在回收纤维效率及处理白水能力上都显示出较强的优势。首先回收纤维的效率高（进水浓度为 1473.3mg/L时，网坑白水浓度为 314.4mg/L），处理水量大（每小时处理水量 140 到 200 立方米）；其次，可较好的分离白水中的纤维，网坑白水也可直接回用于纸机的网部冲洗用水，纸边冲水等，而且，在后续的气浮法白水回收中絮凝剂用量可大大降低。用于新闻纸机的白水回收，效果不理想。主要表现为网坑内白水浓度高（进水浓度为 1465mg/L 时，网坑白水浓度为 1271mg/L），处理水量少（约为 75 到 100立方米每小时），易堵网。分析认为当白水中的纤维以长纤维为主时，脱水速率高，滤网上的浆料滚动剥离容易，出浆浓度高，处理水量大，网坑白水浓度也低。当白水中的纤维以细小纤维为主，固液两相在滤网上分离时，脱水速率低，细小纤维附着在滤网上，易堵塞滤网微孔，且剥离困难，网笼转速略一提高，细小纤维层便无法剥离，滤网一旦堵死，便失去过滤作用。（2）微滤机在石油化工厂净水中的应用湖南大学校办工厂于 1982 年试制了几台微滤机在石油化工厂试用。一是在炼油厂的循环水处理中旁滤池。循环水中所含的藻类、油类及其他悬浮杂质可导致滤池的反冲洗周期短，反冲洗水量大，既造成了对环境污染，又浪费能源。二是应用在化纤厂的清洁废水。这种废水中含有大量菌藻和悬浮杂质，如用砂滤处理，4-5h就需反冲洗一次，几乎无法正常运转。通过试验证实，用微滤机代替砂滤或与其联用技术上是可行的，经济上是合理的。经粗略估算，微滤机与砂滤池比较，在出水水质相同或相近似的情况下，滤速可提高 4-6 倍，且操作简单，管理方便，一次投资和经常管理费用低。以处理水量 50000 立方米每天的规模计，一次投资就可节约50%。具有较好的经济效益和环境效益。微滤机净水技术在石油化工厂应用在技术上是可行的，可以用来净化循环水，也可用来处理清洁废水。它可以代替砂滤，也可与砂滤串联使用。微滤机净水技术在石油化工厂应用在经济上是合理的。与砂滤技术比较，一次投资可节约 50%，反冲洗水量可节约 75%，经常管理费用低，有较好的经济效益和环境效益。（3）微筛转鼓过滤器Emperor Aquatics有限公司设计的微筛转鼓过滤器。其结构和基本原理如图1和 2 所示：图1.整体机型图 2.转鼓过滤器的工作原理如图 2所示：a.这个转鼓实际上是一个由过滤板组成的框架。该过滤板是用聚酯或者不锈钢做的，其孔径在微米级别。b.固体废物颗粒通过转鼓过滤机进入转鼓内部。c.小于孔径的固体废物颗粒被捕捉在过滤器筛网上。d.水穿过滤网。e.一个浮球液位开关，液位到达一定值则启动开关将过滤网冲洗干净。f.收集在屏幕上的固体废物颗粒被冲洗下来进入收集槽，然后被排出转鼓微滤机滤网目数与电耗及耗水量的关系:中国水产科学研究院研究了微滤机滤网目数与电耗和水耗之间的关系。转鼓式微滤机的电耗由两部分组成，一是电动机通过减速机带动转鼓转动，二是反冲洗水泵消耗的功率。转鼓转动的电耗在转鼓式微滤机运行中基本上是稳定的，随着滤网目数的增大，反冲洗的频率也会提高，电耗也就会因反冲洗次数的增加而上升。耗水量也是评价转鼓式微滤机性能的一个重要指标，其与反冲洗次数成正比。随着滤网目数的增大，反冲洗的频率也会提高，耗水量也随之上升 (表 1)。表1.不同滤网规格（目数）下的反冲洗次数与电耗及耗水量的关系二、本课题的任务、重点内容、实现途径 1、本课题的任务要求（1）查阅与课题有关文献资料，熟悉微滤机的装配过程及整体结构；（2）了解筛网、滚筒对微滤机日处理量的影响；（3）研究微滤机的总体设计方案；（4）微滤机详细设计； a.滚筒和滤网的设计； b.电机减速机的选择； c.传动轴的设计和校核； d.轴承的选择和校核； e.反冲洗管的设计和校核； f.三维建模；g.有限元分析；(5) 对整体装置进行评价，找出不足之处并进行改进；2、本课题重点内容、实现途径（1）转鼓的设计：转鼓是实现过滤污水过滤的关键部位。在转鼓的周围附有一层滤网，滤网主要起到过滤的作用。滤网可用不锈钢丝、尼龙丝、铜丝或者镀锌钢丝编制而成。网眼的大小一般为 0.0110mm。转鼓的转速非常小，大约是 420r/min。常用的转鼓直径在 0.5m-3m 之间，根据处理水量的大小来确定转鼓的直径。最终要根据日处理量、筛网孔径、转鼓转速和有效过滤面积来对转鼓进行设计，使其日处理量达到600m3/h，转速为4r/min。（2）反冲洗管的设计：反冲洗管是对滤网进行冲洗的空心细长轴，内部注满高压水，安装在转鼓内部，自身并不转动。需要对其进行结构设计，底部布满一排出水孔，用以喷出高压水对筛网进行冲洗。因为反冲洗管是细长空心轴，材料为不锈钢，需要对其受力分析，再进行弯曲刚度校核，使其满足设计使用要求。3、可能遇到的困难，提出解决的方法和措施（1）预计可能遇到的困难：反冲洗管的受力分析及刚度校核。因为反冲洗管内部注满了高压水，高压水对管壁也有力的作用，并且管道内部还另有三个通道以向下面的管道通水，如此反冲洗管因高压水的受力分析将十分复杂，涉及理论力学，材料力学，流体力学多门学科，而流体的压力和流速设计要求并没有给定，又进一步加大难度。（2）解决途径：对反冲洗管的受力分析进行简化。上部的进水管受自身重力，两端支撑力和三个集中载荷作用，因水压在管道内在各个方向都有，其对反冲洗管的作用力有很大一部分都将互相抵消，因此可简化。4、完成本课题所需工作条件、参考文献（1）工作条件1）工具书机械设计机械设计手册课程设计手册理论力学材料力学2）软件 Auto CAD Solidworks office（2）参考文献1）成大先机械设计手册第四版化学工业出版社 ;2）转盘式微过滤机.山东省诸城市耀顺环保机械有限公司;3）谢国佳.微滤机在石油化工厂净水中的应用J.石油炼制，1986，（12）：58-64；4）于康明.微滤机用于白水回收的实践R. 吉林石枧白麓纸业股份有限公司一分厂： 2000；5）同昂科技 .在线式全自动微滤机技术手册 R. 上海同昂环保科技发展有限公司： 2000；6）张鑫绗.一种滚筒微滤机P中国，实用新型专利 2010.5.6；7）邱支振应用理论力学中国科学技术大学出版社 2011.28）刘鸿文材料力学第5版高等教育出版社 2010.65、进度计划第1-2周毕业实习、文献检索，课题综述，外文翻译第3-4周了解污水处理设

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