流化床气流磨的设计研究进程现状解析


来源:中国粉体网

标签气流磨
流化床气流磨具有能耗低、磨损小、分级精度高等优点,在目前的超细粉碎设备中使用范围最广。但由于没有具体的理论指导,常常依靠工程实践来进行流化床气流磨的结构设计。人们对喷嘴研究较多,但对流化床气流磨内部的流场的研究还仅限于理论上的分析。人们对流化床气流磨的粉碎应用的较多,但在气流粉碎工艺过程中常常依赖经验来调节工艺参数,缺乏理论研究的支持和指导。因此,应进一步加深流化床气流磨气流粉碎工艺的应用基础研究,加强对流化床气流磨粉碎机理的理解和认识。

    对撞式流化床气流磨不同的底部结构所产生的底部区域内腔流场不同。陈中书等利用计算流体力学( CFD) 软件FLUENT6.3对平底、120°锥底、球形底等3 种底部结构内腔气流场进行有限元分析计算,并以试验结果验证该模型的正确性,根据计算结果绘制不同底部结构内腔的流线图、速度矢量图。结果表明,采用120°锥底能够较好地利用高速气流携带颗粒形成的碰撞能,在气流磨底部区域形成有效的二次粉碎区域,并且降低了壁面磨损,大大减少了底部积料的概率,提高对撞式流化床气流磨的粉碎性能。

    金振中等以流化床气流磨中气体流场的形成及特点的理论分析为基础,结合试验研究,证明了确实存在一个喷嘴的径向最优位置,使此设备的粉碎性能达到最佳; 且系统的背压越大,喷嘴径向位置的变化对粉碎性能的影响越显著。在粉碎过程中,可根据物料特性,选择性地采用调节喷嘴径向位置的方法,优化流化床气流磨的粉碎性能。

    司文元等针对利用流化床逆向反喷气流磨进行棕刚玉气流粉碎加工中出现生产效率下降的现象,从气流粉碎原理出发,重点分析了气流磨整个系统的主要构件参变量与生产效率的相对关系,指出喷嘴磨损、压缩气体析油析水和整个系统管路的气密性等是造成产量下降的原因,并提出了简便、经济、实用的解决措施。

    王工等研究了生产过程中气流粉碎速、Laval 喷嘴的性能及管路的排油排水装置对产品的粉碎效能方面的影响。实验结果表明: 气流速度与粉碎效率之间存在一饱和值,气流速度超过饱和值,粉碎效能下降。物料不同,该饱和值也不同。Laval 喷嘴的磨损影响整个粉碎室内的原有流场分布,最终导致粉碎效能的下降。管路的排油排水装置可避免可能引发的粉碎室、分级室潮湿所带来的团聚现象加重、粉碎效率、分级效率低下、能源消耗过大的状况发生。

    张林等重点研究了气流磨关键部件喷嘴设计的主要参数,对喷嘴的喷气速度、工质流量及喷嘴几何参数进行了研究,得到了喷嘴设计过程中的关键参数对煤超微粉碎性能的影响,所设计的缩扩型喷嘴由于膨胀角大,不利于煤粉颗粒的分级,但通过喷嘴内腔型面的不断优化改进,可以得到发散程度很小的气流,喷气流的出口速度可达数马赫,增加了粉碎能力,改善了分级效果。

    Cruz等重点研究了11 种具有不同几何参数的超音速Laval喷嘴和5种不同种类气流对粉碎性能的影响。在实验中,流化速度、固体加入量、超始硅沙颗粒的尺寸分布保持一致,气流压力保持在138~2550 kPa。实验结果表明,粉碎效率与超音速喷嘴产生的推力与气流当量速度有关。气体的分子量越低,通过喷嘴的出口气流速度越大,流化床气流磨的粉碎效率越高。
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