分級(jí)機(jī)課程設(shè)計(jì)--渦輪分級(jí)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　粉體工程</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　課程名稱： 粉體工程課程設(shè)計(jì) </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： 11級(jí)粉體材料科學(xué)與工程一班 </

2、p><p>　　作者姓名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)：____ _______ ___ _ _ </p><p>　　指導(dǎo)老師： _____ </p>

3、<p>　　目 錄</p><p><b>　　1.概述4</b></p><p>　　1.1渦輪分級(jí)機(jī)工作原理：4</p><p><b>　　2.分級(jí)的定義4</b></p><p><b>　　3.分級(jí)的分類5</b></p>

4、<p>　　4.各型號(hào)渦輪分級(jí)機(jī)簡(jiǎn)介7</p><p>　　4.1O-Sepa高效分級(jí)機(jī)7</p><p>　　4.2ATP型分級(jí)機(jī)8</p><p>　　4.3HTC渦輪分級(jí)機(jī)簡(jiǎn)介9</p><p>　　5.渦輪分級(jí)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)與運(yùn)行參數(shù)分析10</p><p>　　5.1分級(jí)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)的分析1

5、0</p><p>　　5.2分級(jí)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的分析10</p><p>　　5.3渦輪分級(jí)粒徑公式的推導(dǎo)11</p><p>　　5.4.顆粒在分級(jí)機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡12</p><p>　　5.5葉片設(shè)計(jì)13</p><p>　　6.設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖15</p><p>　　粉體工程課程設(shè)計(jì)任

6、務(wù)書</p><p><b>　　1.概述</b></p><p>　　渦輪氣流分級(jí)機(jī)結(jié)構(gòu)和分級(jí)原理與離心式分級(jí)機(jī)、旋風(fēng)式分級(jí)機(jī)不同。渦輪式氣流分級(jí)機(jī)自20世紀(jì)70年代末由日本小野公司最旱研制成功具有代表性的機(jī)型—O-Sepa高效分級(jí)機(jī)以來(lái)，因?yàn)樗哂泄ぷ鞣€(wěn)定、分級(jí)效率和分級(jí)精度高以及生產(chǎn)能力大等優(yōu)點(diǎn)，于是在世界各國(guó)得到了迅猛的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。近十多年來(lái)，德國(guó)、丹麥

7、、法國(guó)、美國(guó)等國(guó)家應(yīng)用渦流原理，開發(fā)出了多種外型和結(jié)構(gòu)不同的渦輪式空氣分級(jí)機(jī)，而且形成了系列化產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)從上世紀(jì)80年代中期開始引進(jìn)、消化、吸收的基礎(chǔ)上研制了一些渦輪式空氣分級(jí)機(jī)，如南京理工大學(xué)研制的PS型圓盤分散分級(jí)機(jī)等。</p><p>　　1.1渦輪分級(jí)機(jī)工作原理：</p><p>　　渦輪分級(jí)機(jī)主要是依據(jù)不同粒徑大小的顆粒，在旋轉(zhuǎn)氣流場(chǎng)中受到的離心力大小不同的原理進(jìn)行分級(jí)的?；旌现?/p>

8、物料的空氣流被引進(jìn)分級(jí)機(jī)下部，經(jīng)導(dǎo)流形成一個(gè)自由渦形的氣流進(jìn)入分級(jí)機(jī)的分級(jí)腔，分級(jí)腔內(nèi)有一個(gè)水平放置的分級(jí)輪轉(zhuǎn)子，通過分級(jí)輪轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)氣流場(chǎng)；同時(shí)轉(zhuǎn)軸的空心部分由排風(fēng)機(jī)造成一個(gè)負(fù)壓，使攜帶著物料的空氣沿分級(jí)機(jī)轉(zhuǎn)子邊緣進(jìn)入分級(jí)輪，呈螺旋狀向渦輪中心運(yùn)動(dòng)。粗的顆粒由于其所受的離心力大于氣流對(duì)之產(chǎn)生的粘滯阻力被甩出分級(jí)輪，經(jīng)二次風(fēng)清洗后由粗粉出口排出；而細(xì)顆粒隨空氣一道被吸進(jìn)轉(zhuǎn)子中心，由細(xì)粉引出筒排到物料收集器收集。</p

9、><p><b>　　2.分級(jí)的定義</b></p><p>　　分級(jí)是根據(jù)不同粒度、形狀和密度的顆粒在流體(如空氣或水)中所受的重力和介質(zhì)阻力不同，因而具有不同的沉降末速度來(lái)進(jìn)行的。在靜止的流體中，細(xì)的、輕的、片狀等形狀不規(guī)則顆粒較粗的、重的或球狀顆粒沉降得慢；在一定條件下，流體的密度和粘度越高，沉降速度越慢。一般來(lái)說，引入分級(jí)機(jī)中的流體是運(yùn)動(dòng)的，這樣可阻連續(xù)地將分級(jí)后

10、的產(chǎn)品輸送出分級(jí)機(jī)。分級(jí)可以在重力場(chǎng)中進(jìn)行，也可以在離心力場(chǎng)中進(jìn)行。</p><p>　　分級(jí)技術(shù)的關(guān)鍵體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：</p><p>　　(1)顆粒的充分分散。顆粒分散不好，凝聚的顆粒表現(xiàn)出租顆粒的性質(zhì)；</p><p>　　(2)要有一個(gè)穩(wěn)定的、持久的、作用力強(qiáng)的力場(chǎng)；</p><p>　　(3)在這個(gè)力場(chǎng)中存在一‘個(gè)能夠?qū)⒎哿习凑障鄳?yīng)

11、于工藝要求分成粗細(xì)二種顆粒的“篩面”，由于這個(gè)“篩面”的存在，任何大于所要求粒度的顆粒，都不能進(jìn)入所選出的細(xì)粉中，同樣，所有小于所要求粒度的顆粒，都不能進(jìn)入所選出的粗粉中；</p><p>　　(4)分出的粗、細(xì)顆粒要能及時(shí)排出。分級(jí)面“篩面”往往都是受力的平衡面，分級(jí)產(chǎn)品如不能及時(shí)排出，就會(huì)產(chǎn)生干擾，使得分級(jí)粒徑發(fā)生變動(dòng)，分級(jí)精度降低。</p><p><b>　　3.分級(jí)的分

12、類</b></p><p>　　在粉體工程學(xué)上，廣義的粉體分級(jí)是利用粉體顆粒的特性(如粒徑、形狀、密度、化學(xué)成份、顏色、放射性、磁性、靜電特性等)的差別將其分離的操作的總稱；而狹義的粉體分級(jí)是利用顆粒的大小或形狀的差別將其分離的操作。按顆粒的大小而進(jìn)行的分級(jí)稱為粒度分級(jí)，而按顆粒的形狀進(jìn)行的分級(jí)則稱為形狀分級(jí)。由于形狀分級(jí)目前還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，沒有達(dá)到實(shí)用化的程度，因此，我們逶常所提到的分級(jí)是指粒

13、度分級(jí)。</p><p>　　超細(xì)粉體分級(jí)的原理是將粉體置于某種流體介質(zhì)中，利用顆粒受到流體力學(xué)作用時(shí)運(yùn)動(dòng)情況的差異，將顆粒群分為二組或二組以上的操作。在分級(jí)時(shí)，必須有二個(gè)以上相反方向的力的作用在粉體顆粒上(這些力可分為兩類，一類是使顆粒產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的力，另一類是阻礙顆粒運(yùn)動(dòng)的力)，各個(gè)顆粒在受到這些力的作用時(shí)。由于顆粒本身某個(gè)特性(如粒徑、密度、磁性等)的不同，其運(yùn)動(dòng)的情況或者說其運(yùn)動(dòng)的軌跡就不同，這樣就可以按所需

14、的標(biāo)準(zhǔn)(比</p><p>　　如粒徑大于或小于某一值)將特性不同的顆粒群分別集中到不同的地方，從而將粉體按顆粒的某種特性進(jìn)行分離。</p><p>　　超細(xì)粉體按被所使用流體介質(zhì)的不同可分為干法分級(jí)(主要是以空氣等氣體為介質(zhì))、濕法分級(jí)(主要是以水等液體為介質(zhì))和超臨界分級(jí)(介于干法和濕法之間)，其中，超細(xì)粉體的干法分級(jí)無(wú)論是從工藝過程還是能耗、控制等方面都具有其優(yōu)越性，所以，干式流體分

15、級(jí)設(shè)備在工業(yè)中使用最為廣泛，設(shè)計(jì)新型的干法超細(xì)分級(jí)機(jī)，特別是關(guān)于亞微米級(jí)超細(xì)粒子的精密分級(jí)，近年來(lái)成為國(guó)內(nèi)外專家們研究開發(fā)的主攻方向。按照干法分級(jí)設(shè)備適應(yīng)的粒徑范圍，可分為粗粉(分級(jí)粒徑大于10吮m)、細(xì)粉(分級(jí)粒徑為10～lO毗m)、微粉(分級(jí)粒徑為1～1即m)和超微粉(分級(jí)粒徑在1“m以下)分級(jí)機(jī)。按照分級(jí)的工作原理(即利用何種力與空氣阻力相平衡)，干法分級(jí)設(shè)備可分為如下的幾大類：</p><p>　　在工業(yè)

16、上使用最多的是強(qiáng)制渦式離心力分級(jí)機(jī)，又稱渦輪式氣流分級(jí)機(jī)，在各種類型的干法分級(jí)設(shè)備中其分級(jí)精度最高，是具有廣泛研究?jī)r(jià)值和發(fā)展前途的一種有代表性類型。</p><p>　　離心式超細(xì)氣流分級(jí)機(jī)的葉片結(jié)構(gòu)常有兩種型式：徑向葉片和傾斜葉片(如圖所示)。有研究報(bào)道．徑向葉片分級(jí)輪，常存在微細(xì)顆粒浮游于分級(jí)輪外側(cè)的現(xiàn)象。而傾斜葉片(傾角護(hù)O)的分級(jí)輪，由于顆粒流動(dòng)方向傾斜于葉片半徑方向．故只與n不在同一直線上。沿傾斜葉片的

17、迎風(fēng)側(cè)壁而上(上表面)幾乎不存在流動(dòng)力，因此在分級(jí)粒徑附近的微細(xì)顆粒更容易附著在葉片迎風(fēng)側(cè)的壁面上．當(dāng)西大時(shí)．分級(jí)粒徑變小；而小小時(shí)，分級(jí)精度較高(與同等p的徑向葉片相比)。在傾斜葉片中，粒子一旦進(jìn)入葉輪內(nèi)側(cè)，由于葉片流道變小，使粒子被加速，從而產(chǎn)生粒子在分級(jí)室內(nèi)側(cè)發(fā)生旋回現(xiàn)象，這是粒子附著于傾斜葉片內(nèi)側(cè)的原因之一。所以，幣角應(yīng)有一適宜值。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮這些因素的影響。設(shè)計(jì)分級(jí)要求較高的分級(jí)機(jī)時(shí)，應(yīng)采用較小的葉片夾角并適當(dāng)增加葉片數(shù)量

18、。</p><p>　　分級(jí)機(jī)的物料處理量和操作氣量是一對(duì)關(guān)聯(lián)的量，可用分級(jí)機(jī)內(nèi)固體物料濃度來(lái)控制。顆粒濃度增加，細(xì)粉誤人粗粉側(cè)的概率增加，分級(jí)精度下降，分級(jí)粒徑亦增大。因此，分級(jí)機(jī)一定時(shí)，必須嚴(yán)格控制處理的顆粒濃度．不可隨意超額。另外．設(shè)計(jì)還應(yīng)注意轉(zhuǎn)速隨處理量的不同而可調(diào)節(jié)的問題。</p><p>　　4.各型號(hào)渦輪分級(jí)機(jī)簡(jiǎn)介</p><p>　　4.1O-Sep

19、a高效分級(jí)機(jī)</p><p>　　O-Sepa型高效分級(jí)機(jī)是最早的一種機(jī)型，它由日本小野田水泥公司于上世</p><p>　　紀(jì)70年代末研制成功。該分級(jí)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖所示</p><p>　　當(dāng)其工作時(shí)，粉體物料經(jīng)入口喂入，分級(jí)過程必需的空氣通過導(dǎo)向葉片1被均勻地分散后按切線方向引入分級(jí)空間，并在分級(jí)帶形成一個(gè)穩(wěn)定的旋渦，同時(shí)，旋渦流被調(diào)整旋翼加速到分級(jí)必要的速

20、度，粒子依靠作用在其上的離心力和向心力平衡面分級(jí)。經(jīng)過第一次粗略分級(jí)后，較分級(jí)粒徑小的細(xì)粒子進(jìn)入轉(zhuǎn)子內(nèi)部，經(jīng)過出口通道5排出及并收集。而粗粒子在導(dǎo)向葉片內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)向下時(shí)，受到來(lái)自含塵氣流入口管lO或二次風(fēng)入口管1l下部的氣流沖洗，然后再受到三次風(fēng)12的分選，最后的粗粒從分級(jí)機(jī)底部靠重力作用而落下排出。分級(jí)粒徑的控制是通過調(diào)整旋翼的回轉(zhuǎn)數(shù)即改變粒子所受的離心力而決定。</p><p>　　O-Sepa型高效分級(jí)機(jī)的主

21、要特征可歸納如下：</p><p>　　(1)分級(jí)銳度高。被分級(jí)的物料除有主風(fēng)道氣流作用外，還有輔助風(fēng)氣流及三次風(fēng)氣流的作用。每個(gè)粒子有多次被分選的機(jī)會(huì)，從而使該機(jī)具有很高的分級(jí)銳度。</p><p>　　(2)粒徑調(diào)節(jié)范圍廣。通過調(diào)整渦輪的轉(zhuǎn)速可方便地調(diào)節(jié)分級(jí)粒徑，該機(jī)可以在l～100“m的范圍內(nèi)自由選定分離點(diǎn)，而且能生產(chǎn)出粒度分布很陡的產(chǎn)品。</p><p>　

22、　(3)生產(chǎn)能力大。比如，與配備普通分級(jí)機(jī)的磨機(jī)相比，裝有O-Sepa分級(jí)機(jī)的磨機(jī)在生產(chǎn)高標(biāo)號(hào)水泥時(shí)，產(chǎn)量提高24％，生產(chǎn)普通水泥時(shí)，產(chǎn)量提高22％。</p><p>　　(4)設(shè)備投資省。該機(jī)內(nèi)部氣流密度大，故其結(jié)構(gòu)十分緊湊，設(shè)備容積相當(dāng)小，只有普通分級(jí)機(jī)容積的15～50％。因而設(shè)備投資大為減少，成本降低。該機(jī)存在的主要問題是需要進(jìn)一步提高分級(jí)效率，以及不適合對(duì)幾個(gè)微米以下的粒子進(jìn)行分級(jí)。</p>

23、<p>　　4.2ATP型分級(jí)機(jī)</p><p>　　ATP型分級(jí)機(jī)是德國(guó)Alpine公司制造的渦輪式超微細(xì)分級(jí)機(jī)[∞1。這種分級(jí)機(jī)有上部給料式和物料與空氣一起從下部給入式兩種裝置，每種裝置又分為單輪和多輪兩種形式踞郇，圖1．3是原料與氣流一起給入的單輪ATP型分級(jí)機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖，圖1．4是上部給料式多輪ATP型分級(jí)機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖。物料通過分級(jí)室時(shí)，在分級(jí)輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力及分級(jí)氣流的粘滯阻力作用下進(jìn)行分

24、級(jí)，粗粒物料從下部出口排出，細(xì)粒物料從出料口隨氣流排出，用集料裝置收集。原料與氣流一起給入分級(jí)機(jī)，主要便于與以空氣輸送產(chǎn)品的超細(xì)粉碎機(jī)(如氣流磨)配套不需要設(shè)置原料與氣流分離的工序；使用多輪分級(jí)機(jī)可提高處理量，解決了單輪分級(jí)機(jī)設(shè)備生產(chǎn)能力低的缺點(diǎn)。ATP型分級(jí)機(jī)具有分級(jí)粒度細(xì)、精度高、結(jié)構(gòu)緊湊、處理能力大等優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　4.3HTC渦輪分級(jí)機(jī)簡(jiǎn)介</p><p>　　本次設(shè)計(jì)選

25、擇的是HTC渦輪分級(jí)機(jī)，國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)浙江豐利粉碎設(shè)備有限公司運(yùn)用引進(jìn)的德國(guó)HOBER技術(shù)，利用流體力學(xué)的變速渦輪分級(jí)原理研制而成的一種高性能、適用性廣的新一代超微粉體材料分級(jí)機(jī)，已通過了浙江省科技成果鑒定。專家認(rèn)為該機(jī)解決了超微粉體材料的分級(jí)難題，是粉體工程技術(shù)的一項(xiàng)重大突破，產(chǎn)品填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，其技術(shù)處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。</p><p>　　實(shí)現(xiàn)自控化作業(yè)是體現(xiàn)粉碎、分級(jí)裝置技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。HTC高效

26、渦輪超微分級(jí)機(jī)的誕生，則為粉體制備企業(yè)提供了一種理想的分級(jí)設(shè)備。這種新穎分級(jí)機(jī)由上部帶分散導(dǎo)向葉片的進(jìn)口渦殼和高速轉(zhuǎn)動(dòng)的后向多葉片式分級(jí)葉輪組成，分級(jí)葉輪與出料口采用動(dòng)態(tài)氣流密封；下部為帶有二次分選的進(jìn)風(fēng)裝置組成，并配有高壓負(fù)壓系統(tǒng)，產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)率大，分級(jí)效率高，分級(jí)粒度曲級(jí)窄，粒度分布均勻，成品粒度分選最細(xì)可達(dá)3微米以下，運(yùn)行安全可靠，噪聲低等特點(diǎn)；分級(jí)過程采用自動(dòng)化控制，也可人工改變分級(jí)渦輪轉(zhuǎn)速及調(diào)節(jié)系統(tǒng)風(fēng)量達(dá)到調(diào)節(jié)細(xì)度的

27、目的。該機(jī)可廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、食品、農(nóng)藥、造紙、飼料、非金屬礦及高技術(shù)材料等行業(yè)超微粉碎加工后的微粉分選、除鐵、精選等分級(jí)加工，同時(shí)可對(duì)不同密度物料的超細(xì)粉末進(jìn)行提?。惶貏e適用于碳酸鈣、高嶺土等非金屬礦行業(yè)的非纖維性物料的分級(jí)。</p><p>　　5.渦輪分級(jí)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)與運(yùn)行參數(shù)分析</p><p>　　5.1分級(jí)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)的分析</p><p>　　分級(jí)機(jī)關(guān)

28、鍵部件是葉輪的設(shè)計(jì) ,在給定流量下 ,正確設(shè)計(jì)葉輪外徑、葉片個(gè)數(shù)、厚度、高度、安裝角度是十分重要的。</p><p>　　1) 結(jié)構(gòu) : 要提高分級(jí)效率 , 降低分割直徑 ,可以采取增大渦輪半徑和渦輪寬度 ,但過大的渦輪半徑和寬度將使分級(jí)精度下降。在效率和精度均有較高的要求時(shí) , 可以采用在分級(jí)室內(nèi)安裝多臺(tái)半徑適中的渦輪分級(jí)機(jī)機(jī)組。</p><p>　　2) 葉片數(shù)目 : 由于通常葉片數(shù)目

29、總是有限個(gè)數(shù) , 這會(huì)導(dǎo)致在槽內(nèi)形成葉輪旋轉(zhuǎn)方向的慣性渦流 , 它的存在使流場(chǎng)更加趨于不均勻 , 為了減少這種有害影響 , 應(yīng)增大葉片數(shù)目 ,減少葉片之間的距離。</p><p>　　3) 葉片厚度 : 應(yīng)在滿足強(qiáng)度和焊接工藝要求的前提下 , 盡可能薄。通常分級(jí)是在葉輪外徑附近進(jìn)行 ,過厚的葉片 ,使進(jìn)出口很易產(chǎn)生紊流 ,使流場(chǎng)造成紊亂不利于顆粒分散。但有時(shí)粒度的分布要求不高時(shí) , 可以通過增大葉片的厚度 ,使渦

30、輪的切向方向產(chǎn)生更強(qiáng)的渦流來(lái)加強(qiáng)分散提高分級(jí)成品率。 </p><p>　　4) 葉片高度 : 從徑向速度的公式可以看出 ,當(dāng)在葉槽內(nèi)流動(dòng)時(shí) , 隨著半徑的變小 ,V 是一個(gè)變化的數(shù)值 , 從而使分級(jí)粒徑也成為一個(gè)不穩(wěn)定的值 ,就必須使葉片高度 ,從葉輪外緣向內(nèi)沿徑向逐漸增高。這是一種較為理想的葉輪型式。 </p><p>　　5)葉片安裝角度 : 葉片安裝角對(duì)分級(jí)粒徑、分級(jí)銳度和分級(jí)效率

31、均有影響 , 通常后彎葉片分級(jí)銳度高于徑向葉片和前彎葉片 , 徑向葉片分級(jí)粒徑最小 , ( 指葉輪尺寸相同、運(yùn)行參數(shù)相同 , 僅安裝角不同而言) 。在需要分級(jí)出小粒徑的物料時(shí) , 可采用較大角度的后傾葉片。但隨著葉片傾角的減小 , 分級(jí)的截?cái)嗔綔p小 ,分級(jí)精度也隨之下降 ,為了既保證細(xì)度又保證精度 ,葉片安裝角度應(yīng)綜合考慮。</p><p>　　5.2分級(jí)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的分析</p><p>

32、;　　通常在運(yùn)行中為改變分級(jí)粒徑 , 最常用的方法是改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速 ,以及通過二次風(fēng)調(diào)節(jié)流量 ,這里尤其強(qiáng)調(diào)的是 :</p><p>　　1 ) 從操作參數(shù)考慮 , 在一定范圍內(nèi)提高渦輪的轉(zhuǎn)速 ,減小空氣流量可降低分割直徑的大小 ,提高有效分選尺寸。但轉(zhuǎn)速和空氣流量具有一定界限 ,轉(zhuǎn)速過大時(shí) ,過低的空氣流量將影響分級(jí)機(jī)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量。</p><p>　　2) 對(duì)渦輪分級(jí)機(jī)而言 ,最好設(shè)置流場(chǎng)

33、調(diào)節(jié)或?qū)Я餮b置 , 以對(duì)進(jìn)入分級(jí)機(jī)后的氣固兩相紊流進(jìn)行整流 ,并減少進(jìn)入分級(jí)輪外緣的粗顆粒數(shù)量。</p><p>　　3) 單獨(dú)使用的外置式渦輪分級(jí)機(jī)為保證很好分散 ,通常使用了二次風(fēng) , 有的甚至使用三次風(fēng)。因此正確確定二次風(fēng)量 , 也是保證分級(jí)質(zhì)量的有效措施。</p><p>　　4) 分級(jí)的粉體應(yīng)盡可能地在強(qiáng)大的分離場(chǎng)中進(jìn)行分級(jí) ,且分離力不應(yīng)在分級(jí)器內(nèi)部的點(diǎn)上或線上起作用 ,而是希

34、望在一個(gè)帶域中起作用</p><p>　　5.3渦輪分級(jí)粒徑公式的推導(dǎo)</p><p>　　粗顆粒在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的離心力作用下向轉(zhuǎn)子外緣運(yùn)動(dòng) ,而細(xì)顆粒卻在氣流的帶動(dòng)下逆向運(yùn)動(dòng)進(jìn)入轉(zhuǎn)子中心 ,達(dá)到分級(jí)目的。假定超細(xì)粉顆粒為球形 , 并處于層流或弱紊流流場(chǎng)中 ,顆粒濃度小 , 相互間無(wú)干擾 , 此時(shí)為氣固兩相流。根據(jù)力學(xué)模型 , 流體介質(zhì)中分散的單顆粒子運(yùn)動(dòng)方程可近似表達(dá)為</p>

35、<p>　　式中 , a 為加速度 ; A T 為顆粒迎流截面 ; t 為時(shí)間 ;Cw 為阻力系數(shù) ; dT 為顆粒粒徑 ; m T 為顆粒質(zhì)量 ; V T為顆粒速度 ; ρ F 為流體密度 ; Re 為雷諾數(shù) ; V rel 為顆粒與流體的相對(duì)速度。</p><p>　　忽略隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的影響 , 并在切向和徑向分別建立單顆粒子運(yùn)動(dòng)方程 ,可得如下微分方程式</p><p>　

36、　式中 , Req 為周向雷諾數(shù) ; Rer 為徑向流雷諾數(shù) ; VLq為氣體圓周速度 ; VLr 為氣體徑向速度 ; V Tq 為顆粒圓周速度 ; V Tr 為顆粒徑向速度 ; g 為重力加速度 ; θ為葉片角。</p><p>　　5.4.顆粒在分級(jí)機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡</p><p>　　渦輪分級(jí)機(jī)工作時(shí)電動(dòng)機(jī)主軸運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)皮帶輪，經(jīng)過皮帶帶動(dòng)分級(jí)機(jī)主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子一起運(yùn)動(dòng)。由

37、于轉(zhuǎn)子的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)子外側(cè)與殼壁之間形成一個(gè)強(qiáng)渦流場(chǎng)，粉體就在此渦流場(chǎng)內(nèi)完成分離和分級(jí)。粉體的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖1所示，物料首先沿軌跡1從給料管進(jìn)入后隨上升氣流向上運(yùn)動(dòng)，然后進(jìn)入分級(jí)室，在渦流場(chǎng)內(nèi)，細(xì)粉受到的氣流阻力大于其他力，所以細(xì)粉沿軌跡2隨氣流進(jìn)入轉(zhuǎn)子中心區(qū)域，然后進(jìn)入轉(zhuǎn)子中心的細(xì)粉隨著氣流一起從細(xì)粉出口排出，并作為成品起來(lái)。粗粉在渦流場(chǎng)內(nèi)由于受的離心力比較大，其沿軌跡3被氣流拋向殼壁，在重力的作用下沿殼壁沉降下來(lái)，最后落入粗粉收集錐

38、內(nèi)?？梢姺垠w的分級(jí)主要取決于渦流場(chǎng)的強(qiáng)弱，和場(chǎng)內(nèi)氣流的大小，渦流場(chǎng)是由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)形成的，故可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和進(jìn)口風(fēng)量來(lái)獲得精確的分級(jí)。</p><p><b>　　5.5葉片設(shè)計(jì)</b></p><p>　　機(jī)械空氣分級(jí)機(jī)葉片安裝角度的選擇設(shè)計(jì)，葉片的安裝有如下四種不同的形式。</p><p>　?。ㄒ唬┤~片的此種設(shè)計(jì)形狀簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，容

39、易制造和安裝，但是，MVM高速?zèng)_擊超細(xì)粉磨機(jī)要求機(jī)械式空氣分級(jí)機(jī)具有打碎式分散顆粒作用，且保持晶狀。此種葉片的安裝不能滿足要求的原因是它是純粹的空氣分級(jí)，無(wú)打擊作用。根據(jù)使攜帶粒于通過較于的空氣阻力等于輸于對(duì)輸入空氣和粒子作用而產(chǎn)生的離心力，由此導(dǎo)出的簡(jiǎn)化方程為：</p><p><b>　　粒子直徑：</b></p><p><b>　　式中 </b

40、></p><p>　　K——空氣粘度，粒子形狀，轉(zhuǎn)子和葉片形狀的函數(shù)：</p><p>　　RPM——每分鐘轉(zhuǎn)子葉片間間隙的空氣量由此可見，其他條件一定時(shí)，粒子直徑只與RPM和有關(guān)，當(dāng)RPM、m3/s一定時(shí)，分選范圍較窄。影響了產(chǎn)量，故不采用。</p><p>　?。ǘ┤~片安裝為錐形時(shí)，此種形狀的分級(jí)級(jí)比前一種略有改進(jìn)，原理同（一）一樣，根據(jù)相同的力學(xué)原理

41、。可得簡(jiǎn)化公式為：</p><p><b>　　粒子直徑=</b></p><p><b>　　式中R——葉片半徑</b></p><p>　　其他符號(hào)同前，此式表明分選粒往是轉(zhuǎn)于葉片半徑的函數(shù)，由于采用變化的葉片半徑，使粒徑范圍變大，使產(chǎn)量提高，但仍不理想。</p><p>　?。ㄈ┊?dāng)安裝角α傾

42、斜某一角度時(shí)，圓柱形狀當(dāng)采用此種形狀時(shí)，可推導(dǎo)出簡(jiǎn)單方程。</p><p><b>　　粒子直徑=</b></p><p>　　由于α的改變，使粒徑的分級(jí)范圍再次改變，在粒子直徑一定時(shí)，轉(zhuǎn)速不變，風(fēng)量增加，而含塵濃度不變時(shí)，產(chǎn)量大幅度提高。</p><p>　　（四）錐狀，安裝角α傾斜某一角度時(shí)。</p><p>　　采