进料位置与风速对旋风分级器颗粒分级效果的影响

根据旋风分级器内气流速度分布特点进行了进料区域划分,运用非稳态离散相模型和分级实验对比了3个代表性进料位置对颗粒运动轨迹及分级精度的影响,分析了1μm和10μm颗粒在不同区域内的受力情况。结果表明,边壁区域进料造成粗组分中细粉夹带现象严重,分级精度差;中部进料区域内流场强度大,粗颗粒受离心力强,细颗粒受轴向气流曳力大,有利于减少颗粒在分级区的停留时间,实现粗、细颗粒的快速分级,对改善分级精度有利;中心位置进料延长了粗颗粒的分级运动路程,增加了粗组分跑损的概率,模拟计算15μm的粗颗粒进入细组分的质量分数达到11.7%。经实验验证,入口气速在10~22 m·s~(-1),中部区域进料时分级后粗、细组分粒度分布曲线重合区面积最小,分级粒径比率值平均提高了25.3%,研究结果为离心气流分级设备的进料位置设计提供了一定的指导。     

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。     

新型旋风分级器流场特性及颗粒分级性能

针对传统旋风分级器分级效率较低的难题,本文设计了一种中部进风、顶部重力进料式新型旋风分级器,利用数值模拟和试验手段对其流场特征及分级性能进行了研究。模拟结果表明,新型旋风分级器内存在若干旋涡,主气流进入分级器后形成由上、下两个旋涡构成的主分级流场,上部旋涡均为上行气流,下部旋涡为切流返转形式;二次气流形成的细颗粒淘洗旋涡具有近壁面处高转速、中心区快速上升的特点,最大轴向速度达16.5m/s,可强化对边壁处浓集颗粒的剪切分散和淘洗作用,对主分级流场切向速度影响较小,但可使其轴向速度值最大增加100%,这将缩短细颗粒的停留时间;主分级流场与淘洗流场相互作用形成分区流动,具有较明显的动态边界,为粗、细颗粒的定向分离提供了力场基础。试验表明,二次气量占比约20%,主、二次气流气速分别为14m/s和20m/s时,牛顿分级效率可达88%,分级精度指数K值最小为1.84,此时新型旋风分级器具有较高的分级精度。     

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。     

分级浓缩浮选工艺探讨

针对选煤厂目前使用的浮选工艺分选精度低、高灰细泥污染严重的问题,提出了分级浓缩浮选工艺;采用分级旋流器组将煤泥分级,粗颗粒用浮选机分选,细颗粒经浓缩后用浮选柱浮选;提高了煤泥的浮选精度和精煤产率,增加了企业经济效益。     

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。     

吉达Sepax选粉机在半终粉磨系统的应用及提产降耗的技术途径

1）与国内现用的O-Sepa选粉机相比，Sepax高效涡流选粉机增设分散和预分级区域，采用的是高风压、强气流，首先将高速抛撒的物料进行强力分散，并在旋转气流作用下将大于150μm的粗颗粒分离出来，这样既提高了物料分散度，又大大降低了主分离区域内物料的相互干扰。     

立磨选粉机分级环间距对分级性能的影响

分级环间距大小是影响选粉机分级性能指标的重要因素之一。通过构建不同分级环间距的立磨选粉机模型,采用Fluent软件对SMG5500型立磨选粉机不同分级环间距下的流场特性进行研究,对比分析间距大小对速度场、压力场和分级效率的影响规律,得出最优的分级环间距,并对整机进行实验验证。数值模拟结果表明:当分级环间距过小时,大部分大于80 μm的粗颗粒都能进入转笼,使产品极易出现跑粗现象;当分级环间距过大时,大部分小于80 μm的颗粒不能进入转笼,这使得选粉机的循环负荷加大,选粉效率受到了极大的限制;当分级环间距为110 mm左右时,SMG5500型立磨选粉机的分级性能最优。     

UHMWPE锂电池隔膜树脂微粉气流分级的试验研究

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)锂电池隔膜专用树脂微粉受生产工艺的限制,因静电原因其产品中含有大量团聚粗颗粒,降低了总体的粒度指标,得到的微粉颗粒较粗且分布范围较宽。利用自制WTPC-300型高速气流分级机对UHMWPE微粉进行分级试验,分别考察分级轮转速、分级风速、二次风流量等操作参数对分级细粉平均粒径d50和150μm粒径以下细粉收率的影响。研究结果表明:分级轮转速、分级风速、二次风流量变化对分级细粉平均粒径d50和150μm粒径以下细粉收率的影响都存在中间最优值,即分级轮转速为3300r/s,二次风流量为30m3/h,分级风速为11.5m/s时分级得到的UHMWPE微粉最细,相关粒径指标优于进口产品。     

多喷嘴射流式分离器内气固流动特性的数值模拟

基于商用软件Fluent 6.3.26,采用雷诺应力模型及DPM离散相模型并结合理论分析,对基于喷嘴造旋的射流式分离器内两相流动特性进行了模拟计算,得到了较为全面的两相流动规律与细节.结果显示,分离器内部切向速度峰值可达160 m·s^-1,自由涡区的切向速度约为130 m·s^-1,旋流强度明显高于传统旋风单管;沿轴向下,下行流流量逐次减少,其中稳流体顶部下行流降低最为明显,下行流减少致使颗粒卷入内旋流概率增加,分离效果下降;分离器内部局部存在顶部贴壁射流、射流区二次流及灰斗口旋涡流等次级流动;分离器压降约为27.43 kPa,喷嘴区内外旋流能耗分别为4.57 kPa(21.8%)、5.76 kPa(27.6%),稳流体区内外旋流能耗分别为5.85 kPa(27.6%)、4.01 kPa(18.9%);分离器对应的切割粒径较小,约为1.6 μm,极限粒径约为10 μm,符合工业应用要求;基于所建颗粒受力模型及模拟条件下,分离空间可分离的临界粒径为1～2 μm,3 μm及以上颗粒的逃逸浓度小于 0.15 g·m^-3,满足下游烟机对气流的净化要求.     

气液交叉流系统除尘效率分析及其数值模拟

对采用以水为介质吸收含尘气体中颗粒物的气液交叉流系统（GLCA）进行实验研究,考察了气速、液柱排布方式、粒径等因素对脱除率的影响。结果表明,随着液柱比表面积和颗粒粒径的增加,脱除率逐渐上升;在实验条件下气速对脱除率影响较小。在最优液柱排布方式下,经过162单元液柱排后,粒径为0.2、1、10 μm的颗粒分别取得了37.3%、43.9%、99%的脱除率。给出了用于外推计算分级效率和压降随单元液柱排数变化的公式,当粒径为0.4 μm的颗粒预测脱除率达到95%时系统的总压降不超过300 Pa。采用大涡模型对最优工况进行数值模拟,模拟结果与实验数据吻合良好,以此验证了所给脱除率计算公式。     

磁纳米粒子对Vs55溶液反玻璃化等温结晶行为的影响

借助差示扫描量热仪（DSC）和低温显微系统,研究了磁纳米粒子对典型玻璃化溶液Vs55在反玻璃化过程中等温结晶行为的影响。结果表明：（1）磁纳米粒子经过羧酸（CA）和聚乙二醇（PEG）表面修饰后,对Vs55溶液的玻璃化转变温度（T_g）几乎没有影响,但对其反玻璃化转变温度（T_d）和反玻璃化结晶焓（H_Td）影响较大;（2）在Vs55的反玻璃化温区范围内（-85~-60℃）,随着等温温度的升高和降温速率的增大,经CA修饰的磁纳米粒子均会显著促进Vs55的反玻璃化现象,在-85℃等温时的冰晶生长速率为0.37 μm·s^-1,75℃等温时则为2.19 μm·s^-1,而当降温速率从2℃·min^-1增大到100℃·min^-1时（在-75℃等温结晶）,其反玻璃化冰晶生长的速率由1.72 μm·s^-1增大到3.54 μm·s^-1;（3）与Vs55相比,两种修饰均明显促进了其反玻璃化,在-80℃等温结晶时,Vs55溶液的生长速率为0,而CA和PEG修饰分别达到了1.04 μm·s^-1和2.31 μm·s^-1;与CA修饰相比,PEG修饰后的磁纳米粒子更加促进了Vs55溶液的反玻璃化现象,在-85℃等温时的冰晶生长速率为0.62 μm·s^-1,而-75℃等温时则达到了6.25 μm·s^-1,这个结果也充分说明了磁纳米粒子表面修饰物质的不同必定会显著影响Vs55的反玻璃化结晶生长。     

撞击流中颗粒旋转特性

搭建了研究撞击流中颗粒旋转特性的气固两相撞击流实验台,使用高速摄像机拍摄一个截面为0.15 m×0.08 m的撞击区域内固体颗粒的运动。利用所搭建的实验台设置了单喷口和双喷口两种实验方式来研究颗粒旋转影响因素,得出撞击流内颗粒的旋转特性。结果表明:固体颗粒在气相中运动过程一直伴随着其自身的旋转;气相场对颗粒转速的影响较小,可忽略不计;相同实验条件下,颗粒直径越小其转速越大;颗粒以及气相速度越大,则固体颗粒在碰撞后的转速越大,当加速气相速度为25 m·s^-1,氧化铝陶瓷直径为0.003 m时,颗粒碰撞前后转速差平均值可达280 r·s^-1;颗粒间碰撞过程中,颗粒相对运动偏置角度对转速变化影响很小。     

RESIDENCE TIMES OF TWO- AND THREE-COMPONENT MIXTURES IN CASCADING ROTARY DRYERS

The residence times of the components of two- and three-component mixtures of fine (195 µm), coarse (1315 µm) and very coarse (5040 µm) sands were measured in a pilot-scale cascading rotary dryer. The effects of mixture composition and air velocity (0-5.4 m s^-1) were determined. With no air flowing through the drum, the residence times of the individual components were almost the same as that of the overall mixture. Increasing the gas velocity caused a large decrease in residence time. In contrast, particle size had very little effect. The spread of residence times increased with air velocity, peaking between 2 and 4 m s^-1; composition had very little effect on the spread. The residence time of the overall mixture could be calculated using the particle transport model of Matchett and Baker if both the modified drag coefficient Φ_d and the particle Reynolds number Re_p were based on the superficial air velocity and the mass-average particle diameter.     

Effects of particle dispersion and circulation systems on classification performance

To classify fine powders with particles smaller than 1 μm in diameter, air classifier design must take three factors into consideration: dispersion of feed powders, air flow uniformity in the classification zone, and recovery of fine particles adhering to the coarse fraction. The effects on the classification performance of a centrifugal air classifier using a dispersion nozzle for particle dispersion and a circulation mechanism using channel air jets for the recovery of fine particles are discussed.

By using a dispersion nozzle, the classification sharpness index was improved below 0.8 (D_p/D_p50) and the fine fraction yield was improved by 64% without changing size distribution. The circulation mechanism using channel air improved classification performance by 58% of the classification sharpness index and 65% of the fine fraction yield, although the particle size distribution of the fine fraction became 0.1 μm coarser than that without channel air.     

一种新型受热面飞灰颗粒的沉积特性

以一种余热锅炉中新型的受热面为研究对象,采用实验研究和数值模拟的方法研究其飞灰沉积特性。建立了菱形受热面飞灰颗粒的沉积模型,对飞灰颗粒的反弹、黏附及脱落过程进行预测,并与叉排管束和顺排管束的含灰烟气流的速度场、温度场和飞灰颗粒沉积率进行比较。结果表明,菱形受热面在换热和飞灰沉积方面优势明显。沉积主要集中于受热面左上部,颗粒由于惯性碰撞在迎风侧沉积。相同速度下,随颗粒粒径增加沉积率先增大后减小,在3 m·s^-1的烟气流速下颗粒直径为5 μm时飞灰颗粒沉积率最高,为9.49%。保持粒径不变,随速度增大沉积率逐渐降低。