超细粉体的涡轮分级研究

摘要

随着超细粉体的广泛应用，对超细粉体的粒度和纯度等方面都有了更高要求，也对超细粉体的粉碎和分级设备有了更高的要求。本文设计了一台高速机械冲击粉碎机对实验物料进行粉碎，采用计算流体力学软件(Fluent)模拟分级流场来研究涡轮分级机的操作参数和涡流空气分级机的转笼叶片数量对分级机流场的影响。开展粉碎粉体的分级实验，研究了操作参数对分级性能的影响。本论文主要研究及结果如下:
　　1、利用冲击粉碎原理设计了高速机械冲击粉碎机，通过两个粉碎盘相向旋转提高冲击速度来改善粉碎效果，粉碎机内部结构都采用耐磨陶瓷内衬来保证产物的纯度。该粉碎机适用的粉碎物料粒度为2～3mm，粉碎后粒径大约为50～150μm。
　　2、对FTW-350型涡轮分级机的内部气流和物料的流动状态采用气固两相数值模拟进行分析。涡轮分级机的操作参数分别以分级轮转速、加料速度和出口压力为变量，其余两操作参数保持不变，对比分析流场的动态压力、湍动能、切向速度、径向速度和轴向速度的分布情况。结果表明:转速在6000～7000r/min范围内，分级轮转速越大，流场中的动态压力、湍动能和速度分布更加均匀，说明流场比较稳定;加料速度越大，分级区域和细粉出口的压差越大、湍动能和各个分速度也越小;出口压力在较低范围内增加，动态压力、湍动能和速度的增量较小，但出口压力增加到-3500Pa后，流场的压力和各个分速度都随之急剧增加且分布不均匀，不利于流场的稳定。
　　3、将新粉碎机制备的高岭土粉体在FTW-350型涡轮分级机上进行分级实验，通过激光粒度测试仪对分级产物进行粒度测试分析，得到体积累积和频度分布曲线。结果表明:增加分级轮转速有利于提高细粉含量并减小粒度分布范围，但转动频率增加到75Hz后对分级粒度影响较小;加料速度在一定范围内增加可以提高细粉含量，在高转速下的影响较小。
　　4、针对涡流空气分级机内的单相气流流场状态，对12、24、36、48、60和72六组转笼叶片数量下流场的动态压力、切向速度和径向速度进行对比分析表明:叶片数量由12增加至48，分级流场的压力和速度分布的均匀性不断提高，且气流涡旋不断减小;叶片数量继续增加，流场的均匀性降低;叶片数量为48时，叶片间的气流涡旋相对较小，流场的动态压力和速度分布都比其他叶片数量时均匀，即流场相对稳定，达到最优分级效果。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 粉碎技术概述

1．1．1 粉碎方法

1．1．2 粉碎模型

1．1．3 超细粉碎技术及设备

1．1．4 超细粉碎技术的研究进展

1．2 分级技术概述

1．2．1 分级原理与分类

1．2．2 分级粒度的影响因素

1．2．3 超细分级技术的研究进展

1．3 课题研究的意义及目标

1．4 课题研究的内容与方案

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究方案

第二章 超细粉碎机的开发

2．1 设计原理

2．2 粉碎方式和粉碎过程

2．2．1 粉碎方式

2．2．2 粉碎过程

2．3 结构设计

2．3．1 粉碎柱形状

2．3．2 冲击速度

2．3．3 传动系统确定

2．4 设备参数总结和优点分析

2．5 小结

第三章 涡轮分级机操作参数的研究

3．1 涡轮分级机的结构和工作原理

3．2 建立模型与边界条件

3．2．1 建立模型

3．2．2 控制方程

3．2．3 边界条件

3．3 计算结果及分析

3．3．1 分级轮转速对涡轮分级机内部流场的影响

3．3．2 加料速度对涡轮分级机内部流场的影响

3．3．3 出口压力对涡轮分级机内部流场的影响

3．4 实验部分

3．4．1 实验原料

3．4．2 实验设备

3．4．3 实验方案

3．4．4 分级轮转速对分级粒径分布的影响

3．4．5 加料速度对分级粒径分布的影响

3．5 小结

第四章 涡流空气分级机的转笼叶片数量优化

4．1 涡流空气分级机的结构及其分级原理

4．2 转笼叶片数量对涡流空气分级机流场的影响研究

4．2．1 模型建立

4．2．2 控制方程

4．2．3 边界条件

4．2．4 计算结果及分析

4．3 涡流空气分级机的尺寸效应对最优叶片数量的影响研究

4．3．1 尺寸缩小后叶片数量对流场的影响

4．3．2 尺寸扩大后叶片数量对流场的影响

4．4 小结

第五章 总结

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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