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论文阅读|近红外光谱塑料分选原理以及分选关键因素

2019.9.17

  原理:近红外光是指电磁波谱中波长在780-2526nm的部分,物质分子的振动对光某个波段的吸收产生了其区别于其他物质分子的光吸收谱,进而可以通过这个光谱来识别物质。大多数分子的振动在近红外光谱区是低能电子跃迁、含氢原子团(如 N-H、O-H、C-H、S-H 等)伸缩振动倍频及合频吸收,这些信息所含有的特征量丰富,足以刻画常见塑料的“指纹”。

  近红外光谱分选装置主要模块:上料装置、传送装置、识别模块、分选模块、控制模块、集料仓,如图一所示。

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近红外光谱分选设备系统图

  关键模块:识别模块、分选模块

  分选模块,依靠快速聚能射流吹射分选,其主要设计要求有以下四点:

  1、高准确度。吹射分离时要求对目标质心精确吹击,不得漏喷,重喷,错喷,喷吹不到位,喷嘴喷吹偏离,连续喷吹出错等。保证被喷吹目标物必须被成功与混合物料分离。

  2、低带出比。带出比是分选领域尤其是粮食分选领域的专业术语,即物料经分选后,被分选物中的目标物数量与带出的正品物料数量之比。显然,带出比越大,对于目标物是杂质而言,物料无谓的浪费就会变得严重,而目标物为欲收集物料时,又将会降低目标物物料的纯度,造成分选后物料纯度不达标。因此,装置设计时带出比越低,分选效果将越好。

  3、高速分离。对于分离装置而言,分离时的速度越快,则越有利于提升整体设备的处理功率。分离装置的分离速度会限制传送装置的速度,当分离速度过慢时,会让目标物处理不及时,导致漏选等错误,而且即使识别模块能够快速识别也得不到充分利用,进而使整体设备的效率下降。对于大通量的分选处理设备而言,自动化的高速分离是工业化应用的必然要求。高速分离要求喷阀的响应时间较短。

  4、低能耗。对于空气射流吹射装置而言,其主要消耗的是空气,因此吹射分离装置的优化方向可以为减少压缩气体的消耗。

  此学位论文主要研究的是吹射装置,如图二所示。

图片.png

近红外光谱分选设备系统图

  针对吹射装置又进行细致研究的是吹射装置中阵列喷嘴的结构选择及设计优化,目前来看此领域的理论研究较少。

  吹射分离装置文中主要考虑的因素有:

  1、阵列喷嘴的安放位置,也即对处在卸料轨迹上的物料从哪个角度吹射(对于此问题本人觉得文中选择的方式并非最优化的吹射位置)。

  2、阵列喷嘴单体结构设计及优化,阵列喷嘴的结构文中主要选择的有5中,如图三所示。并综合考虑了喷嘴总长度影响,收缩段长度影响,喷射出口直径大小影响,收缩比影响等,所利用到的知识主要为高压空气射流。

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阵列喷嘴单体结构图选择

  3、喷射目标物质心、喷嘴间隔和目标物的运动轨迹分析。

  4、喷吹过程中不同喷嘴结构的耗气量研究。

  5、喷吹过程中喷阀响应时间对分选效果的影响。

  文中较优选择在从上往下吹分,如图四所示。并结合上下吹分方案,提出将混合物料一分为三的分选设备概念,如图五所示。

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图四

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图五

  此学位论文约在2018年中旬研究发表,关于此将物料一分为三的提出与天津美腾的一分ZL不禁相同——可见文献阅读,对于将理论转化为实践成果的重要性,不管是理论激发实践成果,还是实践成果刺激理论发展,应该体会到的是要始终不忘将理论推向实践的初心,而不是为了研究而研究,为了学习而学习。


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