喂料方式对粉体气力分级性能的影响及成因分析

【目的】为了提高粉体气力分级设备的分级性能,研究螺旋喂料和振动喂料2种不同喂料方式对气力分级性能的影响。【方法】采用高速摄像机对不同喂料方式下粉体下落运动(喂料)进行图像采集,运用图像处理技术对采集到的图像进行处理,通过图像观察法和引入喂料时连续时刻粉体面积分布变异系数分析喂料方式对粉体分散性的影响;通过碳酸钙粉体分级实验方法探讨喂料方式对分级性能的影响。【结果】相较于螺旋喂料,振动喂料有利于粉体解团,提升粉体喂料时的均匀性和分散性;相较于螺旋喂料方式,振动喂料有助于提升气力分级机的分级性能,尤其在较高的喂料速度下,分级性能提升效果显著,喂料速度为18 kg/h时,分级精度提升185%,旁路值减小75%,“鱼钩效应”峰值点高度降低29%;粒径小于10μm的超细颗粒在粗粉中占比从螺旋喂料时的11.4%减小到振动喂料时的4.4%,粗粉中细粉占比大幅减小,粗细颗粒分离效果得到改善。【结论】螺旋喂料不适合输运黏性较强、流动性较差的粉体,如碳酸钙;振动喂料可改善粉体材料的喂料均匀性和分散程度,有利于提高气力分级机分级性能。     

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。     

涡流空气分级机近导叶处团聚体解团机理研究

超细颗粒往往会因为黏附力形成团聚，从而限制了通过气力分级制备粒径小且分布范围窄的超细粉体。研究团聚体解团机理可为提出解团措施提供理论依据。利用EDEM二次开发功能通过颗粒工厂生成团聚体，基于FLUENT-EDEM耦合进行涡流空气分级机环形区近导叶处区域团聚体运动及其解团过程的数值模拟，研究了不同入口风速下对团聚体解团的影响程度，并揭示了团聚体在环形区近导叶处区域的解团机理。结果表明，在导叶近壁面区域气力流场的剪切力无法使团聚体解团，流场中解团是由于团聚体与固壁面碰撞而引起的。在转笼转速为1200 r·min^-1，入口风速为6、12、18、24 m·s^-1的情况下，单颗粒占比数随入口风速由71.7%增大到88.39%，而未解团的团聚体由24.8%减少到10.51%，部分解团后形成的团聚体的占比均不超过4%，表明单个团聚体在流场中解团程度较大，入口风速增大会提高环形区近导叶处粉体分级时的分散性，引入无量纲参数——相对碰撞次数验证了这一结果。