涡流空气分级机进口风速和转笼转速匹配研究

为寻求涡流空气分级机进口风速和转笼转速的最佳匹配,利用Fluent软件对涡流空气分级机内部流场进行模拟分析,得出:当进口风速与转笼外缘的切向线速度相等或相近时流场最稳定。在流场较稳定的前提下,较高进口风速和转笼转速时,环形区湍流耗散率更大,更有利于物料的分散及分级。碳酸钙物料实验表明:转笼转速分别为800 r/min和1 200 r/min时,取进口风速分别为9 m/s和12 m/s,分级精度和牛顿分级效率都较高。其中进口风速为12 m/s,转笼转速为1 200 r/min时,分级精度和牛顿分级效率最优。该结论为利用涡流空气分级机进行分级合理调节进口风速和转笼转速提供理论依据。     

导风叶片对涡流空气分级机内流场的影响

利用ANSYS-Fluent 17.0软件对有、无导风叶片两种结构的涡流空气分级机内流场进行数值模拟和对比分析,研究了导风叶片对涡流空气分级机内流场的影响。数值模拟结果表明：导风叶片降低了转笼外缘处气流切向速度,从而影响转笼通道内旋涡的分布情况,使有、无导风叶片两种结构的稳定工况不同;导风叶片减小了转笼外缘处气流径向速度的波动和湍流耗散率,此处流场分布相对均匀,有利于提高分级精度;此外,导风叶片在导流过程中,改变了环形区速度场的分布,气流切向速度减小,径向速度增大,径向速度的增大使其分级粒径增大。碳酸钙物料分级实验结果表明：具有导风叶片结构的涡流空气分级机分级粒径较大,分级精度较高;导风叶片处较大的湍流耗散率有助于粉体分散,明显减弱“鱼钩效应”现象。     

涡流空气分级机转笼结构对其分级性能的影响

摘要：研究了涡流空气分级机底盘开口与封闭两种型式的转笼对分级指标的影响。重质CaCO₃物料试验表明：采用底盘开口转笼时，切割粒径小，分级精度低；随着分级转速增加，切割粒径对风速的敏感性下降。另外，用激光多普勒测速计测量了上述两种转笼结构的分级机环形区的流场特性，结果表明：转笼底盘开口，环形区气流出现旁路，进入转笼径向风速减小，造成分级物料切割粒径减小；底盘封闭的分级机环形区内靠近转笼处，切向风速突变增大，特别是轴向上湍流度的增大，有利于团聚物料的分散和分级精度的提高。     

几何相似涡流空气分级机环形区流场变化规律研究及预测

为探究几何相似涡流空气分级机环形区流场的分布特性,建立不同尺寸的涡流空气分级机模型,提取关键结构的几何参数,通过数值模拟分析尺寸比例因数对分级机环形区流场分布的影响。模拟结果表明,在相同进口风速下,几何相似分级机模型环形区内切向速度呈准自由涡的分布。模型尺寸增大,环形区内柱面面积加权平均切向速度增大,环形区切向速度分布不均匀。转笼内外缘切向速度越接近,环形区内近转笼外缘处切向速度产生的波动越小。几何相似分级机模型环形区内径向速度分布符合点汇流动的规律,除了在靠近转笼外缘处径向速度数值有较大差异外,环形区其余位置柱面面积加权平均径向速度不随比例因数变化而变化。以几何相似分级机模型数值模拟数据作为训练样本拟合分级机环形区内柱面面积加权平均切向速度和径向速度预测公式,并建立测试样本分级机模型对预测公式进行验证。柱面面积加权平均切向速度和径向速度预测值与模拟值的最大误差分别为3.5%和1.8%。此外,通过对几何相似涡流空气分级机模型环形区流场运动相似和动力相似分析,得出几何相似分级机模型流场具有相似性。     

新型涡流分级机分级区流场特性数值模拟研究

为获取新型涡流分级机分级区流场分布情况,在分析涡流分级机空气流动特性的基础上,采用计算流体动力学软件ANSYS CFX14.5对不同转速下环形区和转笼两区域各速度与转笼转速间关系进行了模拟.通过模拟可得:转笼转速大小影响环形区速度场稳定,并将导致转笼叶片间产生惯性反旋涡现象,存在一定范围的转速可使分级区的气流场稳定,从而使分级机的分级效率提高,最后,通过物料实验表明,模拟结果与实验结果相吻合.数值模拟对选择分级机合理的操作参数控制提供了一定的理论依据.     

涡流空气分级机内三维流场的数值模拟与测量

为了清楚地认识涡流空气分级机内部流场分布,文中利用Fluent软件建立分级机的三维模型,对其内部三维旋转流场进行了数值模拟计算,得出不同工况下分级机内部流场分布。采用激光多普勒测速仪(LDV)对转笼叶片间流场进行测量,应用测量结果来验证模拟计算结果,模拟结果与测量结果吻合。研究表明,在一定的进口风速下,当环形区靠近叶片处气流切向速度与转笼外缘切向速度相近时,存在一个临界转速使得叶片间流场最稳定,分级机分级效果最好。这为改进涡流空气分级机操作提供了理论指导。     

涡流空气分级机内流场分析与转笼结构改进

应用F luent软件建立传统涡流空气分级机三维模型并对其内部流场进行数值模拟,同时采用激光多普勒测速仪对分级机内流场进行测量。研究表明:当进口风速一定时,存在一个临界转笼转速使得环形区及转笼叶片间流场分布最均匀,分级性能好。改进转笼结构并进行模拟分析,新结构转笼的叶片设计成流线型,减少了气流与叶片的碰撞。模拟结果表明:与传统涡流空气分级机相比,环形区内速度分布得到了改善,新结构转笼叶片间旋涡趋势减弱,分级机内分级力场优于传统转笼。特别是转笼高速旋转时,结构改进效果更加显著。     

涡流空气分级机环形区流场的实验研究

为优化涡流空气分级机内的流场,提高分级机性能,研究了涡流空气分级机蜗壳内加水平隔板和不加水平隔板2种结构对分级精度的影响。2种结构分级机环形区流场的激光多普勒测速计测量结果表明:在涡流空气分级机蜗壳内加隔板后,减小了环形区气流的轴向速度,沿转笼轴线方向,切向速度分布趋于均匀一致,流场稳定。重质CaCO3物料实验表明:在所试验的风速和转速范围内,采用较高转速分级,加隔板分级精度降低。环形区内适当的湍流能够提高物料的分散性,对提高分级精度有利。     

涡流分级机蜗壳内水平隔板对其流场的影响

为了探究蜗壳结构对涡流空气分级机流场特性的影响,文中利用Fluent软件对蜗壳内增加不同数目水平隔板的涡流空气分级机流场进行数值模拟。研究表明:蜗壳内水平隔板数目对流场速度以及环形区湍流耗散率有不同影响,存在临界隔板数使流场轴向速度分布均匀,在本文条件下的临界隔板数为3;在蜗壳中增加水平隔板可以对转笼外柱面处切向速度产生不同影响,在文中条件下增加1—3层水平隔板可以在一定程度上减小转笼切向速度与气流切向速度的差值,从而改善转笼叶片间的惯性反漩涡;随着隔板数的增加,湍流耗散率得到显著提高,物料分散性变好;涡流空气分级机的结构设计中应当考虑水平隔板对分级流场的影响。     

涡流分级机转笼型式的试验研究

本文对里小对大，等宽道，里大外小和涡线型通道４种转笼型式对涡流空气分级机分级指标的影响进行了试验，结果表明，转笼叶片数相同时，通道型式按照里小外大，等宽度里大外小的次序；它们的分割粒径由小变大，分级精度指数由大变小，阻力损失由你到高。通道型式里小外大时，叶片数由１６增加到２４，将使分割粒径增大，漏选率减小，分级精度指数和阻力损失增大。     

SLK空气分级机悬浮式气流散料装置设计

为提高SLK空气分级机分级效率和分级精度,减少成品粒径波动,在分级室下端设计悬浮式气流散料装置进行物料的预分散和预分选,使物料在气流中均匀分散,保证分级室流场稳定,同时进行物料的粗分选可增加喂料量,而且可减少大颗粒进入分级室对叶片造成磨损。文中介绍了该装置的结构和工作原理,并依据气固二相流基本理论以及CFD数值模拟技术对相关的设计参数进行论述。该悬浮式气流散料装置已成功应用于SLK系列空气分级机,进行锂矿渣、粉煤灰等粉体的分选,并取得良好效果。     

涡流空气分级机熵产与分级性能分析

利用热力学第二定律中的熵产理论对涡流空气分级机各不可逆因素引起的熵产进行分析，通过粉料分级试验对其分级性能进行验证，获得了黏性熵产、湍流熵产和壁面熵产分布特点及操作参数对熵产和分级精度的影响规律。熵产分析结果表明，涡流空气分级机内湍流熵产和壁面熵产占总熵产的比例高达56.41%和43.11%，湍流熵产主要产生于转笼叶片间和转笼内部，进风口和细粉出口壁面剪切引起较大壁面熵产；此外，转笼转速和进口风速变化分别仅对转笼区域和切向进风口区域内气流运动熵产影响较大，进口风速-转笼转速处于8.6m/s、 800r/min和18m/s、1200r/min操作工况附近时，涡流空气分级机内总熵产/总能变化率较小，分级流场稳定性较高，对粗、细颗粒分离有利，该工况下分级机的粉料分级试验效果较好，说明熵产理论可用于涡流分级机内流动分析及其操作参数的优化匹配。     

进气方式和气速对卧轮式分级机性能的影响

传统卧轮式分级机内流场分布比较混乱，分级精度普遍不高。本文基于对分级机内气流运动规律的分析，将传统切向进风方式调整为径向进风，分别设计了百叶窗型和多孔型风筛，试验对比了传统切流风筛和上述两种径向进风方式对分级效果的影响。结果表明，径向进风方式对分级流场形成和细颗粒淘洗更有利，不仅可以提高分级机的粗粉产率，同时还可降低粗组分中的细粉夹带量，提高粗、细颗粒分离的程度，改善颗粒分级效果；百叶窗型风筛分级机的分级效果最优，气流经百叶窗风筛可对粗组分进行多层、充分扬析，减少细颗粒误入粗产品的概率，牛顿分级效率较传统切流风筛分级机平均提高约6%；此外，入口气速也对分级精度有较大的影响，但对分级粒径的影响不明显，存在临界入口气速使得综合分级效果最好。为提升涡轮分级机的颗粒分级性能提供了新思路。     

涡流空气分级流场中颗粒运动及分布规律研究

为探究粗细颗粒在分级机内分离过程,基于颗粒-涡相互作用模型和离散元软球模型研究了涡流空气分级流场中湍流脉动对颗粒运动及切割粒径d₅₀的影响,探索了分级过程中颗粒的分布规律。湍流脉动主要影响小颗粒的运动轨迹,对大颗粒运动轨迹影响不大,对切割粒径d₅₀无明显影响;在风速12 m·s^-1,转笼转速1200 r·min^-1工况下,从径向分布来看,小于20μm的细颗粒主要分布在转笼区,接近切割粒径d₅₀的颗粒在环形区内做旋流运动,大于25μm的粗颗粒会在靠近导叶的区域聚集,由于颗粒间的相互作用导致一些较细的颗粒会掺混在这些粗颗粒中,从而产生“鱼钩效应”;从轴向分布来看,小于20μm的细颗粒主要分布在分级机内靠近顶部区域,粗颗粒会逐渐向下沉降,粒径越大沉降越快。     

气流预分散对涡流空气分级机分级性能的影响

在物料进入涡流空气分级机前采用了气流预分散装置,使物料悬浮分散并输送到分级机中。以滑石粉和石灰石粉料为原料进行分级实验,研究不同条件下气流预分散对分级性能的影响。采用激光多普勒测速仪对分级机内环形区流场进行速度测定,分析预分散气流对流场的影响。结果表明,当预分散气速大于1.1 m/s时,细粉产率、牛顿分级效率和切割粒径随预分散气速的增大而增加;在不同的系统进口风速条件下,物料预分散后,细粉产率、牛顿分级效率增加;平均粒径小的石灰石粉料其中含有的超细颗粒(<4μm)不易实现气流预分散,预分散气流可以明显地减小对分级不利的轴向速度。     

通道式微型分级机理论模型的研究

本文主要介绍了通道式微型分级机的理论模型,传统的转子被几个简单的通道取代,形成了多通道组成的"转笼".微型分级机的设计是基于涡流空气分级机的分级机理来实现的,通过理论分析,计算出了通道的结构参数,根据产量确定通道的个数,而通道的长度则主要从分级精度方面来考虑.根据切割粒径公式分析了各参数对分级粒径的影响.在其它条件不变的情况下,转速、通道截面积增大以及颗粒密度变大都会导致分级粒径变小,而风量变大则会导致分级粒径变大.除此之外,压降、曳力系数和形状系数对分级粒径也会有影响.     

一种气流分级机端面密封特性研究

涡轮气流分级机是应用十分广泛的超细分级设备,但是仍存在分级机端面跑粗现象。本文通过实验探究分级机端面间隙对不同物料分级效果的影响,并在传统迷宫密封的基础上设计一种气密封装置,探究不同气封压力对不同物料分级效果的影响,并以相对分级精度为评价指标。利用Ansys Workbench 15.0软件,对气流密封的流体区域进行了数值模拟,得出了压力场和速度场的分布情况。模拟及实验结果表明:相对分级精度随着分级机端面间隙的增大而减少,当间隙保持在3mm左右时,相对分级精度较高且分级机亦可正常运转;在分级机端面间隙为3mm以下时,增加气流密封,相对分级精度随气封压力的增加先增大后减小,当气密封压力为0.15MPa时,粉煤灰和矿渣的相对分级精度最高;气流密封的失效压力为0.05MPa;在相同间隙的情况下,增加气密封,粉煤灰和矿渣的相对分级精度分别从0.202、0.187增加到0.458、0.408,分级机性能得到提高,分级效果更为良好。     

加料速度对分级机内部流场的影响

用Fluent软件模拟仿真分析了FTW型涡轮空气分级机内部流场的动态压力、湍动能、流动速度的分布, 对比分析不同加料速度对分级机内部流场的影响。结果表明:加料速度增加, 动态压力降低, 但分布曲线的对称性更好;湍动能降低, 但分布更为均匀;径向速度增加, 切向速度和轴向速度都降低, 且分布更为均匀, 其中轴向速度较大, 对流场影响更大;有利于流场稳定, 更有利于物料分级。实验测试了分级粒径分布部分支持这些效果。     

离心式气流分级机设计与工业应用

根据离心式气流分级机的分级机理和流场规律,分析了影响分级粒径和分级精度的主要因素,总结了一套离心式气流分级机的设计方法。用此方法设计了3套催化剂生产装置用的细粉分级系统,成功地将催化剂原料中小于20μm的细粉含量由17%、32%、64%经分级降低为1.8%、2.7%、15.2%,牛顿分级效率达到78%~89%。     

水泥微细分级的试验研究

用新开发的新型旋风式微细分级机进行水泥微细分级试验.结果表明.当原动中10μm以下的颗粒含量52.6%,经分级后的细粉中小于10μm的颗粒含量达88.9%,平均粒径为4.06μm.分级切割粒径为11.8μm分级精度d_(75)/d_(25)<1.5.