涡流空气分级机转笼结构对分级性能的影响

摘要

粉体物料的分级是粉体材料生产过程中重要的单元操作之一，涡流空气分级机则是该单元操作中经常使用的一种分级设备。随着粉体技术的发展，对粉体分级设备的要求越来越高，因此对分级机的改进研究一直在进行。分级机的内部结构是影响分级性能的重要因素，近年来对其结构的优化研究取得了显著的成果，为分级机的结构改进提供了理论基础。本文主要从转笼内外半径的尺寸以及转笼叶片间距的大小两方面对涡流空气分级机的结构进行改进，采用FLUENT对改进前后的涡流空气分级机内部流场进行了数值模拟，得到了使环形区以及转笼叶片间流场稳定的转笼内外半径尺寸以及转笼叶片间距，并对转笼内外半径改进前后的涡流空气分级机进行了物料实验以验证模拟结果。
　　为研究转笼叶片宽度不变时，转笼内外半径对涡流空气分级机分级性能的影响，采用FLUENT对具有不同内外半径转笼的涡流空气分级机内部流场进行模拟，模拟结果表明:转笼内外半径同时减小18 mm，环形区宽度增加18 mm时，环形区气流切向速度增大，有利于物料的分散，切向速度在单位宽度内的变化率由0.208 m·s-1·mm-1减小到0.149m·s-1·mm-1，说明环形区流场分布的均匀性有所提高;同时转笼入口附近切向速度波动从2.7 m·s-1减小到0.8 m·s-1，进入转笼的细粉产品的粒径分布变窄;此时，由于转笼叶片间距减小，使得叶片间惯性反旋涡强度明显减弱，径向速度分布均匀，细粉能够迅速进入转笼内部实现分级，降低了细粉颗粒返混到粗粉的可能性，使分级精度提高。碳酸钙物料实验表明:转笼内外半径同时减小18 mm时，分级精度提高3.3％-25.4％，同时细粉产率增加27.8％-76.2％，物料实验结果与模拟结果相符。
　　转笼叶片数的改变使叶片间距发生变化，在转笼内外半径一定的情况下，存在一个使叶片间流场最稳定的转笼叶片间距。对不同转笼在不同叶片间距下的流场进行研究表明:当叶片间距与叶片宽度之比为0.23时，叶片通道内的径向速度分布最均匀;对颗粒在不同间距的叶片通道中的运动轨迹进行模拟后发现，当叶片间距与叶片宽度之比为0.23时，颗粒在叶片通道内的运动轨迹简单，且不易与叶片壁面发生碰撞，细颗粒能够快速地进入转笼内部实现分级，避免了细粉颗粒的返混，能够明显提高分级精度。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 粉体分级概述

1．1．1 粉体的定义及用途

1．1．2 分级的定义

1．1．3 分级的分类

1．1．4 分级性能指标

1．2 涡流空气分级机概述

1．2．1 涡流空气分级机的结构及其分级原理

1．2．2 涡流空气分级机分级性能的影响因素

1．3 几种常用的涡流式分级机

1．3．1 O-Sepa选粉机

1．3．2 SLK型选粉机

1．3．3 Sepax选粉机

1．4 空气分级机的研究方法

1．5 FLUENT软件介绍及其在涡流空气分级机研究中的应用

1．5．1 FLUENT软件组成

1．5．2 FLUENT的求解过程

1．6 论文选题来源、目的与意义

1．6．1 课题来源

1．6．2 本课题的目的与意义

1．6．3 本课题的主要研究内容

第二章 转笼内外半径对涡流空气分级机分级性能的影响

2．1 涡流空气分级机模型建立及条件设置

2．1．1 涡流空气分级机模型描述

2．1．2 条件设置

2．2 模拟结果分析

2．2．1 转笼内外半径改变对环形区切向速度的影响

2．2．2 转笼内外半径改变对转笼入口附近切向速度的影响

2．2．3 转笼内外半径改变对叶片间径向速度的影响

2．3 改进转笼的设计

2．4 物料实验

2．5 本章小结

第三章 涡流空气分级机转笼叶片间距对其内部流场影响的研究

3．1 涡流空气分级机转笼叶片间距对内部流场的影响

3．1．1 模型建立与条件设置

3．1．2 不同叶片间距对环形区速度的影响

3．1．3 不同叶片间距对叶片问径向速度的影响

3．1．4 边界层厚度对叶片间径向速度分布的影响

3．1．5 颗粒在转笼叶片间运动轨迹的模拟

3．2 相似原理在涡流空气分级机模型研究中的应用

3．2．1 涡流空气分级机相似模型的建立

3．2．2 涡流空气分级机相似模型的流场模拟及分析

3．3 本章小结

第四章 结论与展望

4．1 结论

4．2 展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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