涡轮式气力分级机流场的仿真分析

摘要

超细粉体因为具有比表面积大、表面活性高、化学反应速度快、烧结体强度大以及独特的电性、磁性、光学性等，所以广泛应用于微电子、新型建材、化工、医药、食品等行业。现代工程技术的发展要求呈粉体状态的原料和制品应具有粒度细、分布窄、质量匀、材料纯等特性，这对超细粉制备过程中的主要技术——超细粉碎和精密分级，提出了更加严格的要求。而涡轮式气流分级机是精密分级设备中非常重要的类型之一。 通观目前涡轮式气流分级机的研究开发状况，尤其是国内的工作，大部分集中在分级设备的应用开发方面。而关于分级系统以及分级机的机理、分级机内分级流场的特性研究还很不成熟，特别是关于分级流场内粒子运动规律的研究相当少，其研究结果与实际误差较大，对这些基础性的研究若能有所突破，便有可能对现有的涡轮式气流分级机形式做出重大改革或创新，开发更加先进的分级设备，显著地提高分级性能，将超细精密分级技术推向一个新的水平。 本文对不同类型涡轮式气力分级机的结构、原理、性能和参数等进行了详细的介绍，分析了目前涡轮式气力分级机主要研究动态和存在问题；对QLM型卧式涡轮式气力分级机的结构原理和特点进行了详细的说明；对超细颗粒在气体流场中的运动特性及对分级行为的影响进行了详尽的论述。包括在空气中粉体颗粒之间的作用力，在流场中的移动速度，分级粒径的计算，建立了分离函数理论，非稳定量对分离函数影响等。建立了湍流状态下可压缩和不可压缩流体控制方程；对颗粒在流场中的运动轨迹进行了理论推导及分析；介绍了在流场数值分析中常用的 SIMPLE 算法；在使用 GAMBIT 件建立了流场分析模型后，使用 FLUENT软件进行流场分析，分别得出直板型叶片、带后导流板和后倾角型叶片流场特点；采用离散模型对单颗粒在气流场中的轨迹运动进行了仿真。最后将模拟得到的结果与理论计算与实验结果相比较，证实模拟结果的正确性。本文结论对改进涡轮式气力分级机和理论分析有重要作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章概述

1.1涡轮式气流分级机简介

1.1.1 0-Sepa高效分级机

1.1.2 MS型叶轮分级机

1.1.3 ATP型分级机

1.1.4 Turbo分级机

1.1.5 Acucut型分级机

1.1.6 MP系列涡流式分级机

1.1.7 KSF型新型超细分级机

1.1.8离心式交叉流分级机

1.1.9 PS型圆盘分散分级机

1.2涡轮式气流分级机存在的主要问题

1.2.1超细分级存在的主要问题

1.2.2超细分级的主要研究动态

1.3涡轮式气流分级机流场模拟研究现状

1.4论文选题的意义和研究内容

1.4.1论文的选题意义

1.4.2研究内容

第2章QLM型卧式涡轮气力分级机简介

2.1分级的目的和意义

2.2 QLM卧式涡轮气力分级机的结构

2.3 QLM卧式涡轮气力分级机工作原理

2.4 QLM卧式涡轮气力分级机的特点

第3章超细颗粒在气体流场中的特性及对分级行为的影响

3.1在空气中粉体颗粒之间的作用力

3.1.1范德华力

3.1.2静电力

3.1.3液架桥力Fs

3.2超细颗粒在流场中的移动速度

3.2.1布朗运动

3.2.2惯性运动

3.2.3重力场中的运动

3.2.4离心力场中的运动

3.2.5静电场中的运动

3.2.6温度梯度场中的运动

3.2.7各种运动的比较

3.3分级粒径的计算

3.3.1分级过程中分离点的确定

3.3.2颗粒的运动规律

3.3.3压力对分级粒径的影响

3.4分离函数的计算

3.4.1模型建立

3.4.2方程组的解

3.5非稳定量对分离函数影响的理论分析

第4章涡轮分级机分级流场的计算机仿真

4.1理论基础

4.1.1湍流流动的描述

4.1.2湍流的控制方程

4.1.3湍流数值模拟仿真方法

4.1.4颗粒运动方程

4.1.5 SIMPLE算法

4.2 FLUENT软件介绍

4.2.1程序结构

4.2.2 FLUENT软件可以求解的问题

4.2.3 FLUENT的求解方法

4.2.4 FLUENT软件中边界条件的类型

4.2.5用FLUENT软件求解问题的步骤

4.2.6 FLUENT软件的特点

4.3模型选取

4.4叶片间气—固两相湍流流场数值模拟

4.4.1网格划分及边界条件

4.4.2计算结果与分析

4.4.3结论

4.5叶片间粒子的运动轨迹模拟

4.5.1计算方法

4.5.2网格划分与初始条件

4.5.3模拟结果

4.5.4结论

第5章计算机仿真与理论计算比较

第6章结论与展望

参考文献

致 谢

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