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。     

雷达波吸收剂羰基铁粉的改性研究进展

羰基铁粉是一种典型的磁损耗型吸收剂,是国内外研究起步最早、工艺最为成熟、应用范围最为广泛的雷达波吸收剂之一。当前羰基铁粉研究的重点主要集中在与其他吸收剂的复合以及自身的改性。重点介绍了羰基铁粉的改性方法,包括机械力改性和化学改性。在介绍羰基铁粉吸波原理和改性方法的基础上,详细分析和阐述了羰基铁粉机械球磨法、过程控制剂改性、硅烷偶联剂改性、Si O_2包覆法、酸化处理等改性方法的研究现状,对其未来发展趋势进行了展望。     

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。     

微波作用下羰基铁粉填充沥青混合料的自愈合性能研究

羰基铁粉作为一种性能优异的吸波材料,具有良好的微波吸收能力,可用于沥青路面微裂缝自愈合。通过马歇尔试验研发了掺入羰基铁粉的吸波沥青混合料,基于微波加热技术和半圆弯曲(SCB)试验,研究了羰基铁粉掺量、愈合时间、微波加热时间、微波功率和裂缝深度等因素对吸波沥青混合料自愈合效率的影响。同时,利用XRD进行羰基铁粉微观分析。结果表明,羰基铁粉的加入能显著提高沥青混合料的自愈合能力。当在沥青混合料中掺入70%羰基铁粉(矿粉体积分数)时,微波加热120 s,并在温度25℃下愈合18 h后,其愈合率可达到78.93%,具有良好的自愈合效果。     

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。     

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。     

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。     

5kt/a羰基铁粉装置概述

羰基铁粉是五羰基铁Fe(CO)5热分解制取的超微粉末,具有独特的性能,已广泛应用于电子、化工、冶金等领域。目前,世界上仅有少数发达国家掌握羰基铁粉工业化技术。本文阐述了金川集团有限公司5 kt/a羰基铁粉项目建设的必要性及主要工序,装置的建成不仅能稳定我国羰基铁市场,而且能缓和对羰基铁粉末的过度依赖进口。     

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%。     

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.     

膨化黑米粉的粉碎分级实验

在生产膨化谷物粉的过程中,往往会采用振动筛分机对粉碎后的膨化谷物粉进行筛分来得到需求粒度的粉体,过程较为复杂。本实验采用气流分级机对粉碎后的膨化黑米粉进行分级去除20目以下粗的粉体。考察了在改变分级机转速、二次风风量和气固浓度时,对膨化黑米粉分离20目以下粗粉体效果的变化规律,并进一步得出所有参数的最优值。实验过程中出现分级机在分级膨化黑米粉的同时兼具粉碎效果,并对分级机对物料的粉碎机制进行探讨。实验结果表明：分级机转速、气固浓度、二次风风量的改变都会对膨化黑米粉的分级效果产生显著影响,当分级机转速为90r/min、二次风风量为175.60m³/h、气固浓度为0.12kg/kg时,分级效果较好;并验证了分级机中的分散锥和分级轮对膨化黑米粉的二次粉碎作用。在此基础上,提出了一个工业生产线,运用分级机与前端的粉碎设备进行联合,提供一种高效的一体控制膨化谷物类食品粒度的生产方法。     

Direct Coal Liquefaction Using Iron Carbonyl Powder Catalyst

Direct coal liquefaction involves catalyzed interactions between molecular hydrogen and coal‐oil slurries at elevated pressure and temperature, typically in the presence of an iron‐based catalyst. Iron carbonyl powder as an alternative first‐stage catalyst was investigated. A series of experimental tests under mild liquefaction conditions were carried out with a high‐pressure batch reactor in order to compare the performance of the iron carbonyl precursor to the traditional superfine iron oxide catalyst. The carbonyl iron powder performed very well in terms of total conversion of coal as well as yield of coal oil product. The iron carbonyl powder acts as an effective precursor for the in situ generation of active iron sulfide. The simple kinetic models for coal liquefaction in the literature were found to be qualitatively consistent with the yields of preasphaltenes, asphaltenes, and oils obtained from the experiments.     

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。     

羰基镍粉焙烧制备高纯度微米氧化亚镍粉体的研究

以羰基镍粉为原料,采用焙烧法制备了氧化亚镍,并将其球磨后得到微米粉体。采用热重-差示扫描量热仪（TG-DSC）研究了羰基镍粉在空气气氛中加热时的氧化行为,利用激光粒度分析仪、等离子体光谱仪、X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）等分析了样品结构、成分和形貌。结果表明：空气和氧气两种气氛对产物纯度影响不明显。在两种载气条件下,通过优化焙烧温度和焙烧时间（焙烧温度为700 ℃、焙烧时间为2 h、载气流量为1.5 L/min）,羰基镍粉可直接焙烧制备得到纯度为100%、结晶度高的面心立方体氧化亚镍,球磨后得到粒度为4~19 μm的类球形微米氧化亚镍粉末。制备过程具有工艺简单、环境友好的特点。     

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。