分子筛振动装填密度实验研究.pdf

技术论谈篇 分子筛振动装填密度实验研究 刘应书1、葛铭霞1、陈启东2、张辉1、李永玲1、刘文海1 (1北京科技大学机械工程学院。北京100083 2常熟理工学院，江苏215500) 摘要：实验研究了分子筛振动装填过程中振动频率、振动幅度和振动时间等参数对分子筛装填密度的影响。结 果表明，随着频率和振幅增大，装填密度先增加后减小，存在最佳值。在本文实验条件下，频率和振幅的最佳值 分别为55Hz和0．6rran。装填密度随装填时间的增大逐渐增加并趋于定值。 关键词：振动装填分子筛振动频率振动幅度装填时间装填密度 1引言 在小型变压吸附制氧工艺中，分子筛装填的装填密度，往往直接影响产品氧的浓度、回收 率，甚至制氧机的使用寿命。以往小型制氧机的分子筛装填均采用人工手动敲击的方法，该方 法存在很多问题，比如装填时间长、效率低、装填不均匀等。 振动装填是分子筛装填的一种重要手段。由于实际分子筛装填时会产生架拱现象，导致颗 粒间的孔隙率增加。振动可以使颗粒产生位移、重排，有利于粉料的装填，降低颗粒间的孔隙 率【H】。尤其是将分子筛颗粒装入吸附塔的工艺中，振动是控制装填均匀性和充分填充吸附塔 的有效措施。它可以克服传统手工装填时，分子筛装填时间长、效率低、一致性差等缺点。振动 的效果受振动工艺参数，诸如振幅、频率、振动时间等因素的影响。 振动稳定密度是衡量装填效果的重要概念，定义为颗粒体在某一强度的动载荷连续作用下 达到体积不变时所对应的密度№】。实践证明，一定的振动稳定密度对应于一定的动力强度。确 定合理的振动强度以得到最大的分子筛振动稳定密度是分子筛装填研究中的重要课题。本文 以分子筛颗粒为对象，对上述振动装填参数与装填密度的关系进行实验研究，了解振动频率、振 动时间、振动幅度等因素对分子筛装填密度的影响规律，旨在为合理的选择分子筛装填工艺参 数提供理论依据。 2试验 2．1试验装置 分子筛振动装填实验系统由信号源部分、振动部分和分子筛部分等三部分构成(如图1)。 信号源部分包括一台信号发生器以及一台功率放大器，信号发生器发出的正弦波信号，经功率 放大器放大后向振动部分输入。 振动部分是一台永磁式激振器(如图2)，它由带有线圈的电磁铁动力阀和激振杆组成，在 铁芯与衔铁之间装有弹簧。激振器由信号发生器和功率放大器驱动，信号发生器发出的激励信 号，经功率放大器放大后输入到激振器，当向电磁铁线圈输入周期变化的电流，如交流电、交流 电加直流电或半波整流后的脉动电流时，在永磁体与电磁铁之间便产生周期变化的激励力，本 文实验中使用的激振器产生竖直正弦机械振动。 55 中国工业气体_y-,．Ik协会第十九次会员代表大会暨二00九年年会 图1分子筛振动装填实验系统图 oftheMolecularVibration Fig．1Experimentalsystems Loading 1一永磁体2一簧片3一动阀4一力传感5一激振杆6一线圈 图2激振器结构图 ofthe Fig．2ThestructureVibrationexciter 将激振器的激振杆直接与分子筛容器连接，分子筛容器为一内径为49．5mm的有机玻璃圆 筒，筒底水平固定在激振器上，圆筒的高径比(筒高H和筒内径D之比)a=9。试验装填的分子 筛粒径范围是1．5～3．0mm，堆积密度为0．62ks·m～。 将信号发生器调节到需要的频率，打开功放预热2分钟后，调节控制板上的增益旋钮，固定 在激振杆上的圆筒就会产生竖直方向的振动，振动能量由筒底和筒壁传人分子筛颗粒体中，在 其中产生位移和重排实现密实。 每次试验中，保持频率不变，振幅迅速由零增加到给定值。每次