喷嘴入口倾斜角对干法造粒制备Si3N4颗粒雾化过程的影响

摘要

针对干法造粒制备Si3N4颗粒过程,基于流体体积函数(volume of fluid,VOF)方法,采用湍流模型中可实现的k-ε模型(k为湍流动能,ε为耗散率),模拟计算喷嘴入口的倾斜角度α对空气芯、雾化锥角和喷嘴出口处黏结液速度的影响,并采用干法造粒制备Si3N4陶瓷颗粒进行实验验证.计算结果表明:随倾斜角度α从0°增大到30°,喷嘴内空气芯区域面积由约占总面积的18％增大到25％,空气芯的平均直径增大,同时喷嘴出口处的黏结液速度梯度由4.43～5.06 m/s增大到5.69～6.32 m/s,雾化锥角由63°增大到74°,从而加快黏结液膜的破碎过程;而当倾斜角度增大到45°时,空气芯的平均直径、喷嘴出口处黏结液的速度和雾化锥角都最小.实验结果表明,雾化喷嘴的入口倾斜角度为30°时,Si3N4颗粒粒度最细.数值分析结果与实验结果吻合良好.