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。     

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。     

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。     

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。     

一种气流分级机端面密封特性研究

涡轮气流分级机是应用十分广泛的超细分级设备,但是仍存在分级机端面跑粗现象。本文通过实验探究分级机端面间隙对不同物料分级效果的影响,并在传统迷宫密封的基础上设计一种气密封装置,探究不同气封压力对不同物料分级效果的影响,并以相对分级精度为评价指标。利用Ansys Workbench 15.0软件,对气流密封的流体区域进行了数值模拟,得出了压力场和速度场的分布情况。模拟及实验结果表明:相对分级精度随着分级机端面间隙的增大而减少,当间隙保持在3mm左右时,相对分级精度较高且分级机亦可正常运转;在分级机端面间隙为3mm以下时,增加气流密封,相对分级精度随气封压力的增加先增大后减小,当气密封压力为0.15MPa时,粉煤灰和矿渣的相对分级精度最高;气流密封的失效压力为0.05MPa;在相同间隙的情况下,增加气密封,粉煤灰和矿渣的相对分级精度分别从0.202、0.187增加到0.458、0.408,分级机性能得到提高,分级效果更为良好。     

选粉机气流压损分析与结构优化

根据选粉机构造与流形将选粉机的流体腔划分为6个子腔体,并采用数值模拟的方法得到各腔体的压损比例,发现送料筒腔体、出口腔体与内腔体这三个腔体的压损之和达到了整机压损的86.66%。针对送料筒腔体的气流对冲损耗,设计了侧环面风口结构。针对内腔体内的旋流损耗和出口腔体内转向损耗,设计了涡流打散锥结构。实验结果表明,所设计的优化结构不影响选粉机的分级性能,且能有效的降低选粉机气流压损,节能比例在14.30%~19.80%之间,节能效果良好。     

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。     

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。     

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。     

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     

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。     

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%。     

基于立磨选粉机颗粒分级过程的数学建模研究

通过立磨粉磨中试试验平台开展试验,对比分析不同系统风量和选粉机转速条件下选粉机分级性能的变化规律。利用正态分布的累积分布函数,将选粉机操作参数与不同粒径颗粒的捕集概率关联。采用系统风量和选粉机转速工况变化的试验数据拟合出模型中的均值和方差,建立可定量分析系统风量、选粉机转速与颗粒部分分级效率之间关系的数学模型。经验证回归的拟合标准差RMSE=0.0046,预测值与真实值偏差较小,可决系数R-square=0.9863,接近1,模型可信度较高。在已知系统风量和选粉机转速的工况下,选粉机部分分级效率的模型预测曲线与试验曲线基本重合,模型预测效果较好。     

Classification performance of model coal mill classifiers with swirling and non-swirling inlets

The classification performance of model coal mill classifiers with different bottom incoming flow inlets was experimentally and numerically studied. The flow field adjacent to two neighboring impeller blades was measured using the particle image velocimetry technique. The results showed that the flow field adjacent to two neighboring blades with the swirling inlet was significantly different from that with the non-swirling inlet.With the swirling inlet, there was a vortex located between two neighboring blades, while with the nonswirling inlet, the vortex was attached to the blade tip. The vorticity of the vortex with the non-swirling inlet was much lower than that with the swirling inlet. The classifier with the non-swirling inlet demonstrated a larger cut size than that with the swirling inlet when the impeller was stationary(～0 r·min~(-1)). As the impeller rotational speed increased, the cut size of the cases with non-swirling and swirling inlets both decreased, and the one with the non-swirling inlet decreased more dramatically. The values of the cut size of the two classifiers were close to each other at a high impeller rotational speed(≥120 r·min~(-1)). The overall separation efficiency of the classifier with the non-swirling inlet was lower than that with the swirling inlet, and monotonically increased as the impeller rotational speed increased. With the swirling inlet, the overall separation efficiency first increased with the impeller rotational speed and then decreased when the rotational speed was above 120 r·min~(-1), and the variation trend of the separation efficiency was more moderate. As the initial particle concentration increased, the cut sizes of both swirling and non-swirling inlet cases decreased first and then barely changed. At a low initial particle concentration(b 0.04 kg·m~(-3)), the classifier with the swirling inlet had a larger cut size than that with the non-swirling inlet.