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。     

涡流空气分级机的发展与应用

随着羰基铁粉市场的细化,市场需要粒度更小、分布区间更窄的羰基铁粉,为满足这一需求,我们做了大量市场调研,根据羰基铁粉特性与流能粉体设备有限公司合作研发成功了国内首台用于羰基铁粉的氮气保护涡流分级机。本文在兴化涡流分级机研发的基础上,介绍了涡流空气分级机的工作原理和发展过程,对不同类型的涡流空气分级机进行了分析对比。简要介绍了兴化在选型与研发、改造涡流分级机的过程中取得的经验和效果。     

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。     

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。     

涡流分级机进风口型式和三次风效应的研究

文章对涡流分级机一、二次进风口型式和引入三次风对分级指标的影响进行了试验研究，结果表明，在保持进风量不变的情况下，三次风的引入使分级精度下降，漏选率增大。一、二次进风口不等截面进风与等截面对称进风相比，粗粉产率小，分割粒径小，小于30μm和小于80μp粒级的分级量效率低，分级精度低。这将对涡流分级机结构设计具有指导意义。     

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。     

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。     

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。     

水平逆流式湿法分级机分级效率的计算分析

以一种新开发的水平逆流式湿法分级机为研究对象，通过液流在分级区的速度分布及颗粒在液流中的运动规律，建立了该分级机分级效率的计算模型。与实验结果比较，该模型可反映分级机分级效率特性；并由此模型分析了分级机结构及操作参数对分级效率的影响。分析结果表明，控制一定的碟片间距、转子转速及液流速度可以得到较高的分级效率。     

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     

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。     

NUMERICAL STUDY OF CLASSIFICATION OF ULTRAFINE PARTICLES IN A GAS-SOLID FIELD OF ELBOW-JET CLASSIFIER

Computational fluid dynamics (CFD) is applied to develop a novel submicron air classifier. Based on various sizes and positions of the inner structure of the elbow-jet classifier, its two-dimensional airflow field has been simulated by the Fluent software. For this typical cross-flow field, the standard k ? ? turbulence model is applied. The Coanda effect plays a paramount role in separating ultrafine particles in the high-speed flow field of the elbow-jet classifier. The factors that influence the performance of the Coanda block, i.e., a quarter-cylinder centered in the classifier, are analyzed and discussed. The trajectories of moving particles with different diameters in the channels and chamber of the classifier have been calculated through the velocity field obtained from the CFD simulation. The cut sizes of three products from three outlets of the classifier are obtained based on the calculations of the trajectories of particles and are compared with corresponding experimental results. The ground and classified experiments have been studied simultaneously where the product outlet of a vortex jet mill is used as the feed in an elbow-jet classifier. The combination of the vortex jet mill with the external classifier provides an alternative to grinding equipment for multiple-size products of fine/medium/coarse powder. A centrifugal channel is added between the vortex jet mill and elbow-jet classifier to improve the performance of the air classifier. Both numerical and experimental results show that the pre-distributed feed particles at the exit of the centrifugal channel have a considerable effect on the separation of fine powder and a lesser effect on the separation of coarse powder.     

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.     

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。     

涡流空气选粉机分级性能模拟预测与实践结果的比较

利用计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)商用Fluent软件对涡流空气选粉机内部气固两相流动过程进行了数值模拟研究,采用三种方法(细粉收率法、Tromp曲线法及成品R-R粒度分布曲线法)对选粉机性能进行评价,并同实际标定结果进行比较,最后分析风量和转速对选粉机分级性能的影响。结果表明:(1)模拟预测曲线与实践结果基本吻合,验证了CFD技术在涡流空气选粉机研究过程中提供信息的可靠性,为进一步拓展CFD技术在选粉机领域中应用提供佐证;(2)转子转速对成品细度的影响远大于风量对成品细度的影响,同风量下转速降低14.3%,成品中大于60μm粗颗粒增加3.42倍,而同转速下风量增加59.5%,成品中大于60μm粗颗粒仅增加17.9%。     

涡流空气分级机内物料分布的模拟试验研究

为研究涡流空气分级机内物料分布的规律,探索物料在涡流空气分级机内的分散方法,文中设计了撒料盘试验来模拟涡流空气分级机内物料分布,并进行了物料分布的计算与试验研究。以建筑用标准砂做试验,结果表明:撒料盘转速的提高可以改善大颗粒物料的分散性,而对小颗粒物料的分散性影响较小;物料的粒度分布范围对物料分散性影响较大,粒度分布范围越宽,分散性越差,同时还研究了撒料盘结构对物料分散性的影响。结果表明:双层撒料盘的使用能将物料在承料面上的单位面积堆积量从单层撒料盘的0.067 g/cm2降低到0.042 g/cm2,相对减少量为37.31%,从而提高物料在分级机内的分散性。