多级砂幕热砂冷却装置工艺参数的优化设计.pdf

2O铸造设备研究

≥。一多级砂幕热砂冷却装置工艺参数的优化设计

东南大学兰生生z}I-

摘要多级砂幕热砂冷却装置是一种新型而有效的热砂冷却设备。本文用复合耳j法
以冷却效果厦蛭济效益(冷却单位重量热砂所需的风量)最佳为目标对影响多级砂幕热砂
冷却装王冷却效果厦经济效益的几个可控工艺参敷进行了优化设计经验证明最佳的可
控工艺参数可以使多级砂幕热砂冷却装置获得理想的冷却效果和经济效益。这为多级砂
幕热砂冷却装置在生产中的优化控制提供了基础，

关键词苎兰．些!兰墨，芝墨竺墨

ABSTRACTInthispaper．severalcontrolledtechnologicalparametersforreturnsand

coolinginsandcascadecoolerhavebeenoptimizedwithmultishapemethodTheresultsof

experimentsshowthatthesandcascadecoolercanobtainanoptimalcoolingeffectwith

optimumtechnologicalpsrameters．

1前言N0．89211o25、2)。这种装置的工作原理如
热砂问题是当前机械化铸造车间普遍图l所示。
存在且急待解决的问题之一。对此，我校经过理论分析和实验验证．这种冷
铸造教研室研制了一种新型热砂冷却装却装置在一定的结构参数条件下．控制较
置——多级砂幕热砂冷却装置(专利号佳的工艺参数可以获得满意的冷却效果和
经济效益，并且具有结构简单、工作可
靠、能耗小的特点，便于在我国铸造生产
中推广应用。多级砂幕热砂冷却装置是通
过蒸发砂中水分来冷却热砂的，影响冷却
效果及经济效益的工艺参数主要有雾化增
湿量(W)，冷却段通风量(q)，砂幕厚度
亦即砂幕流量(Qs)．进入装置的热砂温度(
)以及环境条件等在这些工艺参数中除
增湿量冷却段通风量以及砂幕流量是可
以』、为控制外，其它工艺参数在生产中是
无法或无需人为控制的在可控的三个工
艺参数中，砂幕流量决定着装置的生产能
力，一般来说在保证装置冷却效果的前提
下，应控制其达到最大；冷却段通风量直接
影响着装置的冷却效果及经济效益．适量

图1多级砂幕热砂冷却装置工作原理图的冷却通风量可以使装置获得最佳的综合
效果，否则．不是冷却效果差，就是能耗
1．砂斗2．砂幕3雾化增湿器4挡板
太大，经济效益差；增湿量是决定冷却装置
5．持却段6．陈尘器7．风机

l93年第1期

置纷邬过程成功与否的关键是蒸发水分2l工艺参数可行域的确定
冷却原理的根本困索．没有足够的水分．由前可知．影响多级砂幕喷雾增湿冷
即促有充足的通风量乜得不到预期的冷蜘却装置冷龆效果及经济效益的工艺参数主
要有增湿量、冷却段通风量、砂幕簿度亦
效果．但足由于含水量较高的旧砂在运输
即砂幕流量选人装置的热砂温度以及环
以及后续处理中有很多便+所以在冷却
境条件等五个参数。从理论上讲．i二述五
过程中增湿量也需适量由此可见．在最
个参数中．两个不可控参数进砂温度及环
佳白{J结构参数情况F．只有配之最佳的可境条件是不定的．随机的：另外三个可控参
靠工艺参数．多级砂幕热砂冷却装置能数的组合是无数的，但是为了便于优化．
获得龃佳的冷却效果和经济效益。根据生产实际以及其他条件如装置的理沦
近几十年来，由于计算机的飞速发展极限生产率及现有冷却装置的_。些【艺参
和广泛应用，以及各种优化理论的不断涌数等确定三个可控工艺参数的可行域为：
现，使得各种机构和装备的结构和参数的520m『hlⅡ魔砂幕<Qf<980m／h-m
宽砂幕
优化设计成为可能。本文采用一种简单而
1．5<W<3．0％
有效的复合形法进行优化设计．在多级砂
7Ooc<Ti<90℃
幕热砂冷却装置结构参数选定的前提下，固一一一一一一
20T／h·m宽砂幕<Q<5T／h—m宽
确定有关工艺参数的可行域．找出各种可砂幕
能方案进行三个可控工艺参数的优化设30℃<Tb<40oc
}卜。80％<b<l00
两个不可控参数即进砂温度T和环境
2优化设计过程条件(环境温度T环境湿度b)需根据
具体情况在计算机优化设计其它三个可控
多级砂幕热砂冷却装置可控工艺参数
工艺参数时输人具体数值．必要时对具体
的优化设计过程如图2中框图所示。在已知
问题还需增加其它附加约束。
结构参数、环境条件以及进砂温度的条件
2．2设计变量、目标函数和约束条停
下开始可控参数的计算机优化设计2．2．1设计变量
设计变量为冷却装置的通风量Qf、雾
化增湿器的增湿量W及砂幕流量qS，即：
X=(QQLW)(1)
2．2．2目标函数
根据多级砂幕熟砂冷却装置的大量试
验结果，剽用逐步回归法求得的装置冷却
效率与