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%。     

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。     

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。     

二次风量对LNJ-36A型气流分级机分级性能的影响

气流分级机二次风量是影响分级机性能的重要因素。通过实验探究二次风量变化对同种物料、不同粒度段及同种粒度段、不同物料分级效果的影响,并提出一种可以直接从粗、细粉粒度分布中得到的分级评价指标--相对分级精度δ,以此来评价分级效果好坏。实验结果表明,不同粒度段的粉煤灰和水泥熟料在相同二次风量的情况下,粒径较小的粉煤灰,其相对分级精度大于粒径较大的粉煤灰;粒径较小的水泥熟料,其相对分级精度大于粒径较大的水泥熟料;同种粒度段的粉煤灰和水泥熟料,在相同二次风量的情况下,相对密度较小的粉煤灰,其相对分级精度大于密度较大的水泥熟料;利用LNJ-36A气流分级机分级粉煤灰和水泥熟料,二次风流量保持在150m³/h、与主气流流量比例保持在0.168时,分级效果最好。     

进料方式对超细分级机分级性能的影响

采用数值模拟方法对两种不同进料方式的分级机进行了气固两相流研究,分析了内部压降、气相速度、固相浓度分布等特性;对两种进料方式的分级机进行了应用研究,对比分析了上下进料方式下的特征粒径和细粉粒径分布特点。结果表明:采用上进料方式由于增加了机械撒料盘,进出口压差更大,同时转子外沿圆柱面上的切向和径向速度分布更为均匀,有利于减小分级粒径的波动,得到粒径分布窄的细粉;采用上进料方式有利于提高颗粒浓度分布的均匀性,但受转速的影响较大;采用上进料和下进料两种方式均能取得较好的分级效果,分级后细粉粒径小且分布窄,主要集中在1~30 μm,30 μm以下的颗粒含量达到90%以上。研究结果对分级机进料方式的设计和结构优化有一定指导作用。     

竖直涡旋向对卧轮式分级机流场及性能影响

采用数值模拟方法对卧轮式分级机内气相流动特性进行了研究,重点考察了竖直涡旋向对分级机内全流场的影响。模拟结果表明,分级机锥体段以旋转上升的竖直涡为主流型,竖直涡旋向对分级室内流型有重要影响。根据右手定则,竖直涡旋向与转笼旋向满足象限Ⅰ和Ⅲ时,分级室内形成两股旋向相反的水平涡,局部出现二次涡流,转笼外缘气流切向速度接近为0;竖直涡旋向与转笼旋向满足象限Ⅱ或Ⅳ时,分级室内流场分布一致性较好,转笼外缘及叶片间速度分布比较均匀且波动较小。以流化催化裂化(FCC)催化剂为分级物料,处于象限Ⅳ的分级机其分级粒径平均减少5.3?m,分级精度平均提高7.5%;以粉煤灰为物料,分级粒径平均减少2.2?m,分级精度平均提高8.4%,粉料分级试验结果与数值模拟结果吻合。研究结果对卧轮式分级机的结构设计有一定指导作用。     

悬浮筛式分级机的研制

本文论述了旋浮筛式微粉分级机的结构及工作原理。该机是在射流分级机和旋风式分级机研究的基础上,于分级腔内置一锥形筛,以形成二次回旋气流,使粉料充分分散,从而达到提高分级效率、分级精度之目的。     

SLK分级机两种进风口的数值模拟与实验

在Fluent软件中选用标准的k-ε模型对分级机送料筒内气流分布进行模拟,得到两种不同进风口时的气流分布情况。分级机采用对侧进风口时,送料筒内气流运动属于对冲、挤压、压扁与转向的过程,气流分布不均。分级机采用环面进风口时,送料筒内气流运动是一个汇集、分散、转向的过程,气流分布相对均匀,有利于提高分级精度。实验研究中,保持喂料速度、系统风量、分级机转速一定的条件下,通过改变进风口面积,分别测试了两种风口在不同进口风速时的切割粒径、分级精度的变化。实验结果表明,随着风口面积的减小,进口风速增大,两种风口的分级机的分级粒径基本不变,分级精度先增大后减小。通过分级精度的对比,说明环面进风对于颗粒的分散性能较对侧面进风更为优越。     

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。     

Velocity measurements and flow field characteristic analyses in a turbo air classifier

Turbo air classifier is one of the most widely used powder classification equipment. The rotor cage as a rotary component can create a forced centrifugal field, so it is a key part for turbo air classifier. In order to investigate the effect of structural variations of the rotor cage on flow field characteristics, three dimensional velocity measurements of the annular region in a turbo air classifier equipped with two different rotor cage bottom plates (A and B type) are performed by laser Doppler velocimeter (LDV). It is found that the different bottom plates have different axial and tangential velocity distributions in the annular region. However, the structural variations of the rotor cage have hardly any effect on the radial velocity. Based on the classification principle, the relation between the classification performance and the flow field characteristics is investigated in great detail.The results of the flow field measurements were tested by the classification experiments carried out with cement raw meal and ground calcium carbonate. The results demonstrate that B type bottom plate can realize the production of narrow particle size distributions, so it is more favorable for classification than A type bottom plate. Classification experiment results are in good agreement with the results of the flow field measurements.     

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。     

涡流空气分级机转笼转速对其分级精度的影响

引言随着科学技术的不断发展,建材、化工、矿业等行业都需要特定粒径的超细粉体,涡流空气分级机作为一种重要的分级设备被广泛应用。同时,各行业对分级机的分级效率和分级精度提出了更高的     

流场形态对旋风分级器性能的影响

气流分级器性能的优劣很大程度上取决于流场分布,改变常规旋风分级器的切向进风口位置,在分级空间建立不同类型的离心流场,采用数值模拟和分级试验手段分析了分级流场形态对颗粒运动过程和分级性能的影响。结果表明,传统旋风分级器边壁下行流造成粗粉中细颗粒夹带较多,影响分级精度;新型旋风分级器内形成上下两个旋涡,上旋涡均为上行气流,其流量约占总风量的80%,下旋涡携带细颗粒较少,降低了细颗粒进入粗组分的概率;上旋涡可实现对边壁区的细颗粒的轴向淘洗、再分级,提高了分级精度。试验结果表明,入口气速从10m/s增加至22m/s。相较于传统旋风分级器,新型旋风分级器的分级性能明显改善,分级精度指标平均提高27%,压降损失为传统旋风分级器的53%~62%。     

涡流分级机流场特性分析及分级过程

利用流体运动方程和平面强旋转流的流动特性分析了涡流分级机内空气流动特性和气固两相流运动特性。指出涡流分级机内主气流作二维运动，主气流速度场就时均值而言是一个点汇和一个Rankine涡的叠加，这将引起Tailer柱效应，形成均匀力场，有利于分级效率和精度提高。分析了涡流分级机的分级过程，并用“空气动力筛”概念说明分级原理。提出了改散物料分散性、改进流场均匀性的措施。这将对理解和改进涡流分级机分级性能具有指导作用。