涡流空气分级机流场分析及其关键部件对比研究
涡流空气分级机是粉体分级系统中的核心设备之一，因其制造成本低，适用性广等优点在各领域广泛使用。近年来各行业对窄细化粉体需求越来越高，提升分级效果的技术方法也在不断改进。特别是，对原料预分散处理可提高分级效果，使得预分散的研究成为热点。本文通过数值模拟对比了分级机内不同部件对预分散效果和流场分布的影响，探究流场分布和颗粒运动规律，以达到优化流场、提高分级效果的目的。主要内容包括： 采用数值模拟方法对淘洗区内有、无扰流件两种不同结构下的空气分级机流场分布及颗粒分级效果进行对比分析。数值模拟结果表明：扰流件的存在使得气流上升过程中的能量消耗增大，导致淘洗区筒体内气流绝对速度整体变小；扰流件可以阻碍旋涡的形成，高频脉动湍涡数量减小；扰流件减小了环形区和转笼通道气流径向的速度波动。物料分级实验结果表明：扰流件结构可减小分级粒径、提高分级精度，但扰流件的存在也会妨碍粉体在淘洗区筒体内充分分散，导致粗粉中残留较多细粉，旁路值较大，产生“鱼钩效应”。 不同形状的扰流件影响分级机内部流场分布，因此本文采用数值计算方法对比分析了圆台型和圆柱型扰流件结构对分级机内气流流动特性的影响。数值模拟结果表明：圆台型和圆柱型扰流件均可以提高气流在淘洗区近筒壁面流场的稳定性，有利于气流平稳上升至环形区，但淘洗区空间减小使得该处旋涡减小，影响颗粒的预分散效果。当扰流件由圆台型改变为圆柱型，扰流件体积增大，使得颗粒的预分散效果变差。圆柱型扰流件可以明显增大环形区内气流切向速度，并且显著提高环形区径向速度和轴向速度分布的均匀性。同时圆柱型扰流件可以提高转笼通道内气流径向速度分布的均匀性，有利于提高分级精度。离散相模拟结果和碳酸钙粉体物料实验进一步表明扰流件的存在可以减小分级粒径，提高分级精度，但会导致旁路值增大。说明具有扰流件的结构会导致粉体不能在淘洗区充分分散，“鱼钩效应”更为明显。 数值模拟三种不同安装角的转笼结构对分级流场的影响，模拟结果表明60度安装角的转笼模型可以改善环形区和转笼入口处的径向速度和轴向速度均匀性，提高切向速度。转笼通道处两种转笼结构均存在反旋涡，但60度安装角的转笼模型可以降低径向速度极值，有利于降低分级粒径，提高分级精度。在转笼入口和转笼通道位置60度安装角的转笼模型的湍流强度较小，使得粉体分散不充分。离散相模拟结果表明：60度安装角的转笼结构可以减小分级粒径，提高分级精度，物料实验验证了离散相结果。此外，实验结果表明60度安装角转笼结构会导致粉体分散性下降，旁路值较大。
涡流空气分级机;粉体技术;扰流件;淘洗区;数值模拟;转笼结构
北京化工大学
硕士
机械工程
于源
2022
中文
TQ051.8
2022-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）