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。     

碳纳米管超细粉碎分级的特性研究

为了制备超细碳纳米管粉体,利用机械磨和气流磨对碳纳米管粉体进行超细粉碎,通过调控设备运行时分级机和引风机的转速,对不同运行参数下制备的超细碳纳米管的粒度、能耗、形貌特征进行测试与分析。研究发现,常温下气流磨分级机转速在2 100～7 200 r/min时,所制备的碳纳米管细粉粒度d₅₀在10.127～2.540μm;高温（200℃）下气流磨转速在4 800～6 000 r/min时,所制备的碳纳米管细粉粒度d₅₀在5.061～2.831μm。机械磨风量在339.757～688.903 m³/h时,所制备的碳纳米管细粉粒度d₅₀在4.892～11.443μm。当粉碎到相同粒度d₅₀分别为5、10μm时,机械磨的产能分别为气流磨的1.6、2.1倍,而气流磨的单位吨能耗分别为机械磨的3、3.9倍。机械磨粉碎后的碳纳米管颗粒粒度明显减小,大多呈规则形状;气流磨粉碎后的碳纳米管颗粒粒径相对于机械磨粉碎后的颗粒粒度明显减小,大多呈无规则形状。因此,在工业生产中,综合考虑粉碎的粒度、能耗和形...     

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。     

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.     

局部磨损对α型旋风分离器内流场及分离性能的影响

以α型旋风分离器为研究对象,基于欧拉-拉格朗日方法,采用雷诺应力模型（RSM）、颗粒离散相模型（DPM）、E/CRC磨损方程对分离器内流场与磨损特性进行数值模拟。通过分析速度矢量、切向速度、颗粒运动轨迹等参数的分布规律,研究了局部磨损对设备内流场及分离性能的影响。结果表明,α型旋风分离器入口正对壁面磨损最为严重,最大磨损率约为1.4×10^-5kg/(m²·s)。磨损引起壁面几何结构的改变,导致气流方向发生偏转,不利于主流的稳定与固体颗粒的分离。随局部磨损的加剧,排气管下口短路流急剧增大,从而导致排气管下口以下区域流体流量减少,外涡切向速度降低;细颗粒的逃逸现象更加明显,粗颗粒运动轨迹趋于重合,更易形成高浓度灰环加剧壁面磨损。与未磨损时相比,局部磨损厚度50mm时,3μm粒径颗粒的分离效率由74.38%降低至54.97%,分割粒径d₅₀由0.73μm增大至2.36μm;设备压降降低了约15.41%。     

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1 μm和10 μm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15 μm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。     

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。     

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。     

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。     

超细颗粒聚团流化的临界流化速度

在内径50 mm的流化床实验台上,测量SiO₂、Al₂O₃和TiO₂ 3种超细颗粒原生粒径从30 nm增加到5 μm的临界流化速度（U_mf）,并以Geldart A类颗粒（粒径45 μm）为参照。结果表明：3种超细颗粒的U_mf随粒径的变化规律一致,随原生粒径从30 nm增加到5 μm,U_mf逐渐增大;当颗粒粒径增加到45 μm,U_mf大幅度减小,其与原生粒径为30和200 nm时接近。对于不同材料,U_mf由大至小的顺序依次为TiO₂、Al₂O₃、SiO₂。粉体安息角测量表明：对于同种材料颗粒,原生粒径对超细颗粒的U_mf和安息角的影响规律一致,即5 μm超细颗粒的安息角最大。聚团尺寸模型计算表明：稳定流化时,聚团尺寸随原生粒径的变化趋势以及随不同材料的变化趋势均与U_mf的变化趋势一致。研究结果为超细颗粒流化临界速度预测研究奠定了基础。     

球料质量比和大小研磨球质量比对Cr2O3粉体球磨效果的影响

为得到可用于增材制造的分散性好、粒度均匀的Cr₂O₃粉体,使用行星式球磨机对Cr₂O₃粉进行研磨,对球料质量比（1∶1.5、1∶1.3、1∶1.1、1.1∶1、1.3∶1和1.5∶1）和不同球（直径分别为6和10 mm）质量比（1∶2、1∶1、2∶1、3∶1、4∶1和5∶1）两因素进行研究。结果表明,当球料质量比为1.3∶1时,粉体的d₁₀=0.694μm,d₅₀=2.042μm,d₉₀=4.569μm, Cr₂O₃粒度最小;当不同球质量比为5∶1时,粉体的d₁₀=0.550μm,d₅₀=1.843μm,d₉₀=4.516μm,为最优粒度。     

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。     

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。     

石墨表面Si-SiC-TaB2抗烧蚀复合涂层的制备及性能研究

为了提高碳材料的抗烧蚀性能，以石墨块作为基体，SiC(d₅₀=10μm)、B₄C(d₅₀=50μm)、TaC(d₅₀=3μm)为主要原料，采用料浆法结合反应熔渗Si在石墨材料表面制备了Si-SiC和Si-SiC-TaB₂涂层，研究了涂层的物相组成、显微结构和元素分布，考察了Si-SiC-TaB₂复合涂层在室温至1 600℃的抗热震性能，并通过等离子火焰烧蚀试验(2 350℃分别烧蚀120和1 980 s)测试了涂层对石墨材料高温下的抗烧蚀防护性能。结果表明：Si-SiC-TaB₂复合涂层结构致密，涂层中SiC和TaB₂陶瓷颗粒与Si无明显界面；在1 600℃热震循环20次后，涂层试样的质量基本逐渐增加，具有良好的抗热震性能；Si-SiC-TaB₂复合涂层试样烧蚀1 980 s后质量增加，表面覆盖了含有Ta₂O₅和SiO₂的Ta...     

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.     

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。     

稀疏气固两相湍流边界层拟序结构变动特性

应用PIV两相同时测量方法,对壁面Reynolds数为430的水平槽道稀疏气固两相湍流边界层拟序结构变动特性进行了研究。选取质量载荷为10^-4~10^-3的110 μm聚乙烯颗粒作为离散相。结果表明,低载荷颗粒仍能显著改变湍流拟序结构,进而影响宏观湍流属性。颗粒重力沉降形成的粗糙壁面增强了壁面附近湍流猝发行为,导致黏性底层中的气相法向脉动速度和雷诺剪切应力显著增大。颗粒与壁面的碰撞加强了低速流体上抛、削弱了高速流体下扫,同时增强了轨道交叉效应,从而抑制了湍流拟序结构发展,显著减小了黏性底层以上区域的法向脉动速度和雷诺剪切应力。此外,颗粒惯性还减小了黏性底层厚度、增大了流向速度梯度,导致气相流向脉动速度峰值增大,且其对应位置也更加靠近壁面。     

化学团聚促进电除尘脱除烟气中PM2.5和SO3

化学团聚技术是实现燃煤烟气超净排放的有效技术之一,采用燃煤热态实验系统,分析探讨化学团聚技术促进电除尘对PM_2.5和SO₃的脱除作用,考察了化学团聚剂添加前后细颗粒化学组分及粒径的变化,以及化学团聚室、电除尘出口PM_2.5和SO₃浓度变化,并分析促进PM_2.5和SO₃脱除的机理。结果表明：喷入化学团聚剂后,细颗粒粒径峰值由0.1 μm增大到3 μm左右,细颗粒化学组分基本保持不变;电除尘出口细颗粒物数量浓度由5.8×104 cm^-3降低到3.2×104 cm^-3,电除尘效率提高45%;烟气SO₃浓度由40 mg·m^-3提高到100 mg·m^-3时,单一化学团聚对SO₃的脱除效率由42%提高到68%,协同电除尘SO₃脱除效率由66%提高到86%。     

干压成型-固相反应法制备MgAl2O4多孔陶瓷

为了解决固相烧结法制备MgAl₂O₄多孔陶瓷过程中体积膨胀导致性能下降的问题，以d₅₀=1.1μm的Al₂O₃和d₅₀=1.5μm的MgO为主要原料，d₅₀=1.5μm的TiO₂为外加剂，用干压成型-固相反应法制备MgAl₂O₄多孔陶瓷。研究了热处理温度(1 300、1 350、1 400、1 450、1 500℃)和TiO₂外加量(质量分数分别为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)对多孔陶瓷烧后线变化率、显气孔率、体积密度、物相组成和显微结构的影响。结果表明：1)随着热处理温度的升高，MgAl₂O₄多孔陶瓷的致密化程度提高，体积密度增大，显气孔率降低；2)随着TiO₂外加量的增加，MgAl₂O₄多孔陶瓷的烧后线收缩率增大，显气孔率...