（化工过程机械专业论文）涡流式空气分级机结构及流场特性的研究.pdf

， - k , 学位论文数据集 学位论文数据集 中图分类号 t q l 7 2 6 学科分类号 5 3 0 3 1 论文编号 1 0 0 1 0 2 0 0 7 0 4 2 2 密级 学位授予单位代码 1 0 0 1 0 学位授予单位名称北京化工大学 作者姓名刘圣照 学号 2 0 0 4 0 0 0 4 2 2 获学位专业名称化工过程机械 获学位专业代码 0 8 0 7 0 6 课题来源国家自然基金研究方向粉体理论与设备 论文题目涡流式空气分级机结构及流场特性的研究 关键词涡流式空气分级机，激先多普勒测速仪，流场特性，环形区，分级指标 论文答辩日期 20 0 7 - 5 - 3 1论文类型 应用研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名职称工作单位学科专长 指导教师王奎升教授北京化工大学流体机械 评阅人l陈香凯高工中国石油长城钻井公司液体机械 评阅入2周俊波研究员北京化工大学化工分离 评阅人3 评阅人4 评阅人5 椭员蝴陈香凯高工中国石油长城钻井公司流体机械 答辩委员1陈香凯高工中国石油长城钻井公司流体机械 答辩委员2钱才富教授北京化工大学化工新设备 答辩委员3 周俊波 研究员北京化工大学 化工分离 答辩委员4 答辩委员5 注：一论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二中图分类号在中国图书资料分类法 查询 三学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b t1 3 7 4 5 9 ) 学科分类与代码中查询 四论文缟号由单位代码和年份及学号的后四位组成 c ， 入 、 一 h _ l 产 摘要 涡流式空气分级机结构及流场特性的研究 摘要 涡流式空气分级机是干法分级的重要设备。采用激光多普勒测速仪 ( l d v ) ，研究了涡流式空气分级机内转笼和环形区的流场特性，并用重质 c a c o 。物料试验，验证了蜗壳结构改变对分级指标的影响，为进一步改进分级 机结构，获得更佳的分级指标，提供了依据。 涡流式空气分级机转笼内的流场测试表明：转笼旋转，位于叶片间的气 流与转笼一起运动，受到转笼叶片与出风口负压的作用，气流切向速度分布 不同于转笼刚性旋转；转笼低速旋转，随着测点半径的减小，切向速度呈减 小趋势；转笼高速旋转，随着测点半径的减小，切向速度呈增大趋势。在转 笼叶片间存在旋涡，其位置与转笼的转速有关；由于出风口负压及转笼旋转 的影响，转笼内存在不可忽略的轴向速度，其数值的大小与进口风速、转笼 转速及在转笼中的位置有关。 旋转的转笼影响环形区流场特性，用系数尸表示转笼旋转对环形区气流 切向速度的影响程度，在低速时尸值较大，随转速的增加而迅速减小。 流场测试结果表明：在蜗壳内加装水平隔板，能够有效的减小环形区气 流轴向速度，使流场变得稳定；在转笼叶片间加装水平隔板，可以有效地减 小转笼内轴向速度的数值。通过物料试验又进一步证明：转笼低速旋转时环 形区是主要的分级区，转笼高速旋转时，环形区主要起分散和辅助分级作用。 关键词：涡流式空气分级机，激光多普勒测速仪，流场特性，环形区，分级 指标 1 北京化工大学硕士学位论文 s t u d yo fs t r u c t u r ea n df l o wf i e l d c 日a 姒c t e 砒s t i c s 矾at u r b o 腿c l a s s i f i e r a b s t r a c t t h et u r b oa i rc l a s s i f i e ri sv e r yi m p o r t a n td r y - s t a t ec l a s s i f i c a t i o n e q u i p m e n t b yu s i n g l a s e rd o p p l e rv e l o c i m c t e r ( l d v ) t h ef l o wf i e l d c h a r a c t e r i s t i c so ft h ea n n u l a rr e g i o na n dt h er o t o ri nat u r b oa i rc l a s s i f i e ri s m e a s u r e d c l a s s i f i c a t i o ne x p e r i m e n to fr a wm a t e r i a l si sc a r r i e do u tt ot e s tt h e e f f e c to ft h es t r u c t u r eo fc l a s s i f i e rr o t o ra n dc l a s s i f i a rv o l u t eo nc l a s s i f i c a t i o n p e r f o r m a n c e t h i sr e s u l ts h o u l di n c r e a s e t h ed e p t ho fu n d e r s t a n d i n go f o p t i m i z i n gt h es t r u c t u r eo f t h et u r b oa i rc l a s s i f i e r v e l o c i t ym e a s u r e m e n to fa i rf l o wi nt h ec l a s s i f i c a t i o nr e g i o no ft h er o t o r i nat u r b oa i rc l a s s i f i e ri sp e r f o r m e db yl a s e rd o p p l e rv e l o c i m e t e r ( l d v ) t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h et a n g e n t i a lv e l o c i t yo fa i rf l o wi sn o ta g r e e m e n t w i t ht a n g e n t i a lv e l o c i t yo ft h cr o t a r yr o t o rb l a d e i nt h el o wr o t a r ys p e e d so f t h er o t o rt h et a n g e n t i a lv e l o c i t yo fa i rf l o wd e c r e a s e sw i t ht h ed e c r e a s i n g r a d i u so ft h em e a s u r e m e n tp o i n t ；i nt h eh i 曲r o t a r ys p e e d so ft h er o t o rt h e t a n g e n t i a lv e l o c i t yo fa i r 、f l o wi n c r e a s e sw i t ht h ed e c r e a s i n gr a d i u so ft h e m e a s u r e m e n tp o i n t v o r t e xi sp r e s e n ti nt h er e v o l v i n gf l o wf i e l d ，a n dp o s i t i o n o fv o r t e xi si nr e l a t i o nt ot h er o t a r ys p e e d so ft h er o t o nt h ea x i a lv e l o c i t yi si n e v i d e n c eb e c a u s eo ft h er o t a t i o no ft h er o t o ra n dt h ep r e s e n to fn e g a t i v e p r e s s u r e t h ea x i a lv e l o c i t yd i s t r i b u t i o ni sn o tu n i f o r mi nt h ec l a s s i f i c a t i o n r e g i o no fr o t o rb l a d e sa n dt h ev a l u ei si nr e l a t i o nt ot h ei n l e ta i rv e l o c i t ya n d 也er o t a r ys p e e do ft h er o t o r i _ 、， ， 一一一 ! ! 一 _ _ - l - - - _ _ - _ - - i - _ _ _ _ - _ - - _ _ _ - _ _ - _ _ - _ - - - l _ _ _ - - _ _ - - _ _ _ _ - _ _ - _ - _ _ _ _ _ _ l - _ _ _ _ _ 一 t h ee f f e c to fr o t a r ys p e e do nt h ef l o wf i e l dc h a r a c t e r i s t i c so f t h ea n n u l a r r e g i o nw a ss t u d i e d t h ei n f l u e n c ec o e f f i c i e n t o fr o t a r ys p e e do nt h ef l o wf i e l d c h a r a c t e r i s t i c so ft h ea n n u l a rr e g i o ni s d e f i n e d8 sf fd e c r e a s ew i t ht h e i n c r e a s eo fr o t a r ys p e e d t h er e s u l t si n d i c a t et h a tt h ea x i a lv e l o c i t yo ft h ea n n u l a rr e g i o n i s d e c r e a s e da n df l o wf i e l di so p t i m i z e dw h e nh o r i z o n t a lb o a r d sa r ei n s t a l l e di n t h ec l a s s if i e rv o l u t e h o r i z o n t a lb o a r d sa r ei n s t a l l e di nt h eb l a d e ss ot h a tt h e a x i a lv e l o c i t vd e c r e a s e si nac e r t a i ne x t e n t e x p e r i m e n t so ft h e m a t e r i a l c l a s s i f i c a t i o na r ec a r r i e do u t t h er e s u l t ss h o wt h a ta sl o wr o t a r ys p e e d sa r e e m p i o y e dt h ea a n u l a rr e g i o ni sc o n s i d e r e da st h em a i nc l a s s i f i c a t i o nr e g i o n ， a n di n h i g hr o t a r ys p e e d st h e a n n u l a rr e g i o nw o r k sa st h ef u n c t i o no f d i s p e r s i o na n ds e c o n d a r y c l a s s if i c a t i o n k e y w o r d s ：t u r b oa i rc l a s s i f i e r , l a s e rd o p p l e rv e l o c i m e t e r ( l d v ) ，f l o w 1 f i e l dc h a r a c t e r i s t i c ，a n n u l a rr e g i o n ，c l a s s i f i c a t i o ni n d e x ，入 - 北京化t 人学颀l ：学位论文 目录 第一章绪论2 1 1 分级原理及分类2 1 1 1 分级原理2 1 1 2 分级机分类”2 1 2 动态空气分级机的概述3 1 2 1 涡流式空气分级机的简介一3 1 2 2 典型的涡流式空气分级机”3 1 3 涡流式空气分级存在的问题与研究热点11 1 3 1 涡流式空气分级存在的问题1 1 1 3 2 涡流式空气分级研究的热点”1 2 1 4 论文选题的意义”1 4 1 5 研究内容1 5 第二章流场测试1 6 2 1 流体常用测量方法l6 2 2 激光多普勒测速仪的特点与测速原理1 8 2 2 1 激光多普勒测速仪的特点l8 2 2 2 激光多普勒测速仪测速原理l8 2 3 试验装置19 2 3 1 涡流式空气分级机模型2 0 2 3 2 试验系统组成2 3 2 3 3l d v 系统的组成2 3 2 4 试验2 7 2 5 结果与讨论3 0 2 5 1 转笼内流场的试验研究3 0 2 5 2 环形区旋转流场的试验研究。4 5 2 5 3 结构改变对流场影响5 4 2 6 本章小结6 0 第三章物料试验一6 2 l t 一 一 一专 卜 旦垩一一 _ _ - _ - _ _ _ _ - _ - _ - _ - - - - 一。 3 1 试验装置岣z 3 2 测量仪器吨z 3 3 试验原料0 2 3 4 试验0 3 3 5 结果与讨论o q 3 6 本章小结6 9 第四章结论与展望e $ o o o o o o o o o o o o o o e o o o o o o o e o o o o o o o o $ o e)eooooeooeeeeooeo o o o o o o o 0 0 0 e o e o o o o e $ o o o o e e e e e e o 7 0 4 1 结论7 0 4 2 展望7 l 参考文献7 2 致谢7 6 研究成果及发表的学术论文。7 7 作者简介7 8 v 卜a ， 北京化t 人学颂i ：学位论文 c o n t e n t s c h a p t e r 1i n t r o du c t i o n 2 1 1p r i n c i p l ea n d c a t e g o r i e so f c l a s s i f i c a t i o n 2 1 1 1p r i n c i p l e so f c l a s s i f i c a t i o n 2 1 1 2t h ec a t e g o r i e so f t u r b oc l a s s i f i e r s 2 1 2t h ei n t r o d u c t i o no fd y n a m i ca i rc l a s s i f i e r s 3 1 2 it h eb r i e f i n t r o d u c t i o no f t u r b oa i r c l a s s i f i e r s 3 1 2 2t h e t y p i c a lt u r b oa i rc l a s s i f i e r s 3 1 3e x i s t i n gp r o b l e m sa n df o c u so ft h es t u d yi nt u r b oa i rc l a s s i f i e r s 11 1 3 1e x i s t i n gp r o b l e m so f t u r b oa i rc l a s s i f i e r s 11 1 3 2f o c u so f t h e s t u d yi nt u r b oa i rc l a s s i f i e r s 1 2 1 4p u r p o s eo ft h ed i s s e r t a t i o n st h e m e 14 1 5c o n t e n t so f t h es t u d y 15 c h a p t e r 2t h em e a s ur e m e n to ft h ef l o wf i e l d - 16 2 1t h em e a s u r i n gm e t h o do ff l u i di nc o m m o nu s e 16 2 2f e a t u r e sa n dp r i n c i p l e so fl a s e rd o p p l e rv e l o c i m e t e r 18 2 2 if e a t u r e so fl a s e rd o p p l e rv e l o c i m e t e r 18 2 2 2p r i n c i p l e so fl a s e rd o p p l e rv e l o c i m e t e r 18 2 3e x p e r i m e n t a le q u i p m e n t s 19 2 3 1t h em o d e lo ft u r b oa i rc l a s s i f i e r 2 0 2 3 2c o n s t i t u t i o no fe x p e r i m e n t a ls y s t e m 一2 3 2 3 3c o n s t i t u t i o no fl d v s y s t e m 一2 3 2 4e x p e r i m e n t 一2 7 2 5r e s u l t sa n dd i s c u s s i o n 3 0 2 5 1r e s e a r c ho f t h ef l o wf i l e di n s i d er o t a t i n g - c a g e 3 0 2 5 2r e s e a r c ho fr o t a t i o n a lf l o wf i e l di na n n u l a ra r e a 4 5 2 5 3t h ei n f l u e n c e so ft h es t r u c t u r a lv a r i a t i o no nt h ef l o wf i l e d 5 4 2 6s u m m a r yo ft h ec h a p t e r 6 0 c h a p t e r3m a t e r i e le x p e r i m e n t 6 2 一 ， h 一 ， 一 气 产 k 3 1e x p e r i m e n t a le q u i p m e n t s - 。o j z 3 2t e s ta p p a r a t u s o z 3 3m a t e r i e lo f e x p e r i m e n t ”0 2 3 4e x p e r i m e n t “o j 3 5r e s u l t s 觚dd i s c u s s i o n o q 3 6s u m m a r yo ft h ec h a p t e r o y c h a p t e l 4c o n c l u s i o n s a n dp r o s p e c t 7 0 4 1c o n c l u s i o n s 7 0 4 2p r o s p e c t 7 l r e f e 他n c e s 7 2 a c k n o w l e d g e m e n t s ”7 6 r e s e a r c hp r o d u c t i o n sa n dp a p e r s p u b l i s h e d 。7 7 月_ i n t r o d u c t i o no fa u t h o r 7 8 v l i 北京化t 人学颂l ：学位论文 符号说明 c ：颗粒的重力； e ：颗粒的离心力 辱：气流对颗粒的向心曳力 q ：进入分级机的空气流量； 巧：观测点气流的径向速度； v 。：观测点气流的切向速度； 圪：观测点气流的轴向速度； v 一：转笼附近环形区域气流的最大切向速度； v 。脚胁：转笼附近环形区域气流的最小切向速度； v 。倒：转笼外缘的切向速度； z ：转笼轴向上坐标值； b ：转笼叶片通道宽度； d ：颗粒粒径； h ：转笼高度； ，：转笼叶片通道中线与相邻叶片间的垂直距离； m ：颗粒质量； ，l ：转笼转速； ，：观测点距转笼中心的距离； z ：转笼叶片的数量； p ：空气密度： 砌：颗粒的真实密度； ：流体的粘性阻力系数； c o ：转笼旋转角速度； 0 ：叶片安装角 厶 h _ ，。 卜 k ， f 一 广、 k 前苦 前言 物料分级，是粉体工程学中最基本的操作过程之一，其作用主要体现在以下 二个方面：一是根掘工艺需要，通过分级除去粉体原料或半成品中过大或过小的 颗粒，控制产品的粒度在一定的范围之内，从而保证产品的质量，提高其附加值； 二是与粉磨操作配合，组成圈流粉磨系统，及时将合格的粉料从中问产品中分离 出来，能够有效避免过粉碎现象的发生，提高粉磨效率，降低产品能耗；同时， 也可方便地控制产品细度，以适应产品及工艺条件的变化。正是由于这二方面的 作用，分级技术在化工、矿业、建材、冶会、燃料、陶瓷、化妆品、食品等行业 得到了广泛的应用，对分级技术的研究及设备的丌发研制，深受科研院所、厂矿 企业的重视i 。 外。 生产中所需的粉料，无论是采用湿法制备还是干法制备，不仅要求分级效率 高、而且要求成品的颗粒级配满足特定的要求。筛网筛分是最常用的传统分级方 法，目f j 生产中达到实用水平的筛网在干式时，最细只能达到2 0 肛m1 6 1 ，虽然， 采用电气成型技术制造的筛网的筛孔可以达到3 1 a m ，采用激光技术可制出1 l a m 的筛孔，但是，因筛网越细，筛孔越小，生产能力越低，筛分效率也就越低；因 此，这样的超细筛在生产中尚无实用价值。为适用现代化生产的需要，分级没备 必须满足分级精度高，产量大的要求。目i i i ，作为第三代动态分级机7 8 1 , 涡流 式空气分级机在国内外得到了广泛的研究和应用。 任何设备的研制都必须有理论指导，因此，分级机理对分级设备的设计、制 造具有指导意义，加强基础理论研究对粉体技术的丌发和应用极为重要1 9 j 。只有 搞清涡流式空气分级机的分级机理，对涡流式空气分级机进行改进，彳能设计丌 发出高效：常能的分级机应用于生产，进而，提高产品质量、节省能源、提高生产 效率和降低生产成本1 1 0 i 。 毛京化t 人学硕i ：学位论文 1 1 分级原理及分类 1 1 1 分级原理 第一章绪论 广义的分级，是指利用颗粒粒径、密度、颜色、形状、化学成分、磁性、放 射性等特性的不同而把颗粒分为不同的两个或者是若干个组分。狭义的分级，通 常是指根据颗粒的大小或者是颗粒的不同形状特点将其分开，前者称为粒度分 级，后者称为形状分级。由于形状的复杂性，在生产中按照形状分级的应用极少， 因而，目前所讨论的颗粒分级通常是指粒度分级【l ，都是按照不同粒径颗粒在介 质( 通常采用空气和水) 中受到离心力、重力、惯性力等的作用，产生不同的运动轨 迹，从而实现不同粒径颗粒的分级。 1 1 2 分级机分类 按作用于粉体颗粒的流体介质不同，分级可分为：干法分级( 介质为空气) 和 湿法分级( 介质为水或其它液体) 。干法分级的特点是指用空气作流体，成本较低， 方便易行，但它有两个不足：一是易造成空气污染，二是分级的精度不高；湿法 分级用液体作为分级介质，难题在于分级后的产品依然是以悬浮液形式存在，在 多数情况下，粉体应用时是干燥状态，这就需要将液体和固体颗粒进行再次分离。 分级后粉体的后处理过程较复杂，这在一定程度上制约了i i = 法分级的工业化应 用，湿法分级有着分级精度高、无爆炸性粉尘等特点。干法分级机大多是采用离 心力场、惯性力场对粉体进行分级，它们是目前发展较快的重要分级设备；湿法 分级机主要有重力沉降式和离心式水力分级机。 根据分级设备内是否具有运动部件，分级设备可划分为两大类：静态分级机 和动态分级机。静态分级机是指分级机中无运动部件，如重力分级机、惯性分级 机、旋风分离器、螺旋线式气流分级机和射流分级机等，这类分级机构造简单， 不需动力，运行成本低，操作及维护方便，但分级精度相对较低，不适于精密分级； 动态分级机，是指分级机中采用运动部件，从而产生较为稳定的分级力场。工程 上通常采用二种分级方法：一是利用颗粒本身的重力与颗粒所受到的气体阻力形 成分级力场对物料进行分级：另一种做法是以某种方式在分级区内建立较强的离 2 b 八 一尽 - 一 r _ _ 笔一章绪论 心力场，使颗粒在受到气体阻力的同时，还受到离心力的作用，通过二者之间的 平衡来达到分级物料的目的。前者因采用重力场进行分级，分级力场强度较弱， 不能得到较好的分级效果；后者的分级力场强度大并且具有可调性，能够得到更 小的切割粒径及更好的分级效果，因此，在高效率的分级设备中常采用该方式， 此种分级设备也被称为强制涡离心分级机，简称为动态空气分级机。 1 2 动态空气分级机的概述 从1 8 8 5 年英国人m u m f o r d 和m o o d y 发明动念分级机以来、已经历了几次 重大的变革。归结起来可以分为以下几个阶段，最初的离心式分级机，也有人称 它为第一代分级机：上世纪六十年代初西德威达克公司丌发了旋风式分级机，被 称为第二代分级机；以1 9 7 9 年r 本小野田公司丌发的o s e p a 分级机为代表的涡 流式空气分级机，被称为第三代分级机。 1 2 1 涡流式空气分级机的简介 涡流式空气分级机结构和分级原理与离心式分级机、旋风式分级机不同。以 o s e p a 为代表的涡流式空气分级机是国外上世纪七十年代木丌发出来的一种新 型高效空气分级机。涡流式空气分级机从出现丌始就因其工作稳定，分级效率和 分级精度高，生产能力大而得到了迅猛发展，并逐渐占据了主导地位。近几十年 来，德国、月- 麦、法国、美国等国家应用涡流原理，丌发出了多种外形和结构不 同的涡流式空气分级机1 1 2 , 1 3 】，并且已在工业生产中得到了应用。从上一世纪8 0 年代中期丌始，国内企业、研究院所在引进、消化、吸收的基础上，研制出了不 同结构形式的涡流式空气分级机，如南京理工大学研制的p s 型圆盘分敞分级机 i l ，合肥水泥研究设计院研制的h e s 型高效选粉机| 1 5 1 ，天津水泥工业设计研究 所设计的t e s 型涡流选粉机【1 6 】，等等，综合国内外的情况来看，它已成为建材、 矿物加工、化二 、粮食、食品、医药等行业粉体制备系统巾非常重要的设备之一。 1 2 2 典型的涡流式空气分级机 1 2 2 i o s e p a 高效分级机1 7 1 7 2 0 0 s e p a 商效分级机的诞生是为了解决第一、二代空卢e 分级机分敞性能筐、 参加分级过稚的符种力和机内颗粒轨迹刁确定、分级效率低锋l u j 题而砹计j i ：发 的，其结构见劁1 1 所示。王要i ! q 部分组成：即壳体、川转： i j 分、传动装胃、 七京化t 人学硕一i ：学位论文 润滑系统。 壳体部分是一个双蜗壳形的旋风筒，出两个对称稚置的进料口，一、二次进 风口，三次进风口，蜗壳，出风口，导风叶片等组成。导风叶片固定在蜗壳内相 同半径的圆周上，与圆周切线成一定角度，能够增加一、二次风进入分级机内后 的旋转并使其沿圆周方向分布均匀。 12 8 卜一粗料出口： 2 一二次进风口；3 一进料口：4 一山风口；5 一转轴；6 一导风叶 片；7 一蜗壳；8 一环形区；啡转叶片；1 旺转笼；l l 次进风口；1 2 一二次 进风口 l _ c o a r s em a t e r i e lo u l e t ；2 舵n i a 巧a i ri n l e t ；3 m a t e r i a lf e e d ；4 - 一a i ro u t l e t ；5 一m t a r y s h a f t ；乳_ g u i d ev a n e ；7 一v 0 i u 伦；8 一a n n u l a rr e g i o n ；9 一r o k 町v a n e ；lo r o t a 叫c a g e ； 11 一p r i m a t ya i ri n l e t ；12 - - s e c o n d a r ya i ri n l e t 图1 - 1o s e p a ( 奥塞帕) 型空气分级机结构示意图 f i gl - ls c h e m a t i cd i a g r a mo fo s e p aa i rc l a s s i f i e r 回转部分是由转笼、主轴、轴承( 悬挂轴) 、撒料盘等组成。转笼是由许多 均匀分布的竖向窄而长的叶片，圆环形上下均命的水平隔板通过连接板与转子轴 套相连，形成笼型转子。转笼的上部固定撒料盘，撒料盘上布置有呈辐射状的凸 棱，对物料具有强制分散作用，转笼与壳体之间采用迷宫式密封圈进行密封。 传动装置由电机、减速器、联轴器等组成。联轴器与转笼主轴相连，带动转 笼转动。 润滑系统由稀油站和管路、润滑轴承等组成。 工作原理：当其工作时，分级过程必需的空气自进风口进入分级t j l b q ，通过 导风叶片6 被均匀地分散后按照切线方向引入分级区域，并在分级区域形成一个 稳定的旋涡场。气流进入转笼后，在转笼叶片的作用下除具有径向速度外，同时 被迫随转笼作同步( 相同角速度) 旋转产生切向速度，具有各种粒径的物料从 4 h 一 卜 - 卜 f 一 r 卜 第一章绪论 涡流式空气分级机上方进料1 2 13 落到撒料盘上，随撒料盘一起旋转。撒料盘上均 匀地分布着辐射状的凸棱，在凸棱的作用下，迫使颗粒沿切线抛向四周。颗粒碰 撞到反击板后，经反弹弥漫在撒料盘与反击板之问的空间，在重力的作用下向下 落入转笼l o 和导风叶片6 所围成的环形区域。物料颗粒随气流一起形成边下降 边旋转的螺旋运动，此时颗粒流在环形通道中形成一环形柱体，该柱体与从一、 二次进风1 2 1 进入的平面迸气流币交。气固两相的分离机理是基于颗粒在气固两相 流运动中大小不同的颗粒具有不同的惯性和所受气流的作用力不同。固相粉粒在 气流粘性力的带动下具有随气流作旋转运动的趋势，又具有沿切线方向作直线运 动的惯性，其中，细粉颗粒惯性较小随气流运动的趋势更强，沿一条不与任何流 线吻合的路径进入转笼，最终通向细粉出1 2 14 被收尘器捕集作为成品。粗粉颗粒 因具有更大的惯性，不能被气流带至转笼区，在重力的作用下，在环形区内一边 旋转一边下降，在下落的过程中，受到来自一、二次风口气流的冲沈，并受到来 自三次风的分选，最后，落到拳r 料收集锥内，经耦料出口l 排出。所有颗粒都经 过环形区域，得到分散和初步分级，粗细颗粒分离路径明确，相互干扰小，不易 产生返混现象。 0 一s e p a 型涡流式空气分级机的主要特性可以归纳如下1 2 1 ，2 2 l ： ( 1 ) 分级精度高。被分级的物料受到一、二次主风道气流作用，被分离成粗 细颗粒，粗颗粒受三次风气流的作用，得到良好的清洗。每个颗粒都有多次被分 选的机会，从而使该机具有很高的分级精度。 ( 2 ) 粒径调节范围广。通过调整转笼的转速，可以方便地调整分级粒径，该 机可以在l 1 0 0 um 范围内自由选定分离点，而且能够生产出高精度等级的产 品。 ( 3 ) 生产能力大。比如，与配备普通分级机的磨机相比，装有0 一s e p a 型涡 流式空气分级机的磨机在生产商标号水泥时，产量可以提高2 4 ，生产普通水 泥时产量可以提高2 2 。 ( 4 ) 设备投资省。该机结构紧凑，设备容积相当小，在相同产能的条件下， 只有普通分级机容秋的1 5 - 5 0 。因而，设备投资大为减少，成本低。 该机存在的主要问题足需要进一步提高分级效率，以及不适合对儿个微米以 下的粒子进行分级。 1 2 2 2m s 型叶轮分级机 m s 型叶轮分级机足d jf 1 本细川公1 司研制生产：的一种标准型分级机1 2 3 l ，纠i 构 北京化工人学颀 ：学位论文 如图1 2 所示。 m s 型分级机的分级原理f 2 4 l 是将待分级的物料随一次气流从给料管8 、可调 管7 进入机内、再经气流分布锥5 进入分级区，转轴l 带动分级叶轮3 旋转，物 料在分级区内得到分级后，细粉随气流经叶片之间的间隙向上通过细粉出口2 排 出，粗粒被分级机叶轮3 产尘的离心力甩到圆柱形壳体4 内壁向下运动，经过坏 形区域从机体下部的粗粒出口9 排出。 m s 型叶轮分级机的特点是引入了二次气流，具有冲洗粗粒表面粘附细粉的 功能，使其向上运动，再次进入分级区分级，提高了分级效率和分级精度；其分 级粒度范围较宽，为5 - - 1 0 4 p m ，处理量为1 0 - - 一5 0 0 0k g h 一；通过调节一、二次 气流量之比和改变分级叶轮的转速，可以有效地控制分级粒径的大小；通过自动 控制系统，可以根据不同要求在分级范围内进行调整，满足生产要求 2 5 , 2 6 1 。 1 0 9 卜一转轴；2 一出风口；3 一分级n l 轮：4 一圆杵型壳体；5 一气流分布锥；6 一- 二次气流 入口：7 一可调管；8 一给料管：卜粗粒出口 1 r o t a 叫s h a f t ；2 _ a ro u t l e t ；3 - - - c l a s s i f i c a t i o ni m p e l l e r ；4 - - c o l u m n a rs h e l l ；5 a i r f l o w d i s t r i b u t i n gc o n e ；6 - - - s e c o n d a l ya i ri n l e t ；7 a 由u s t a b l ed u c t ；卜f e e dd u c t ；9 _ _ c o a r s e o u l e t 图1 2 m s 型分级机结构示意图 f i g1 - 2 s c h e m a t i cd i a g r a mo fm sc l a s s if i e r 另外，同本细川公司在m s 形叶轮分级机的基础一卜又改进丌发了m s - h 型、 m s - n 型、m s s 型等超细分级机。其中，m s h 型可以获得更细的分级产品，其 最主要的特点是叶轮转速高；m s - n 型适合于工业上处理大批量分级物料的需要， 特点是在粉料进料处增加了使之流态化的装置，能够提高团聚粉体的分散性和易 6 善 一 只 一一 r 卜 l 第一帝绪论 分级性：m s s 型改进之处在于叶轮段的圆柱形壳体壁上增加了切向气流喷射孔， 目的在于分级过程中1 2 7 - 2 , 9 1 粗粒在离心力的作用下向外运动过程中，受到喷吹气流 的作用，将粘附在其上的细粉剥离，得到彻底分离。该机的主要特点是分离出的 产品粒度细，当粉料的真实密度为2 7 0 0 k g m - 3 时，理论分级粒径能够达到 1 5 1 x r n l 3 0 l 。 1 2 2 3a t p 型分级机 a t p 分级机是由德国a l p i n e 公司研制生产的涡流式超微分级机l 。这种分 级机有上部给料式和物料与空气一起从下部给入式两种装置，每种装置又分为单 轮和多轮两种形式。如图1 3 ( a ) 是原料与气流一起喂入的单轮式结构原理简图， 图1 - 3 ( b ) 是上部给料式多轮a t p 型分级机结构原理简图。 5 2 a ) 单轮式分级机 1 一分级轮；2 一山风口；卜原料与 气流入口；仁粗粒出口；卜二次气 流入口 l c i a s s i f i c a t i o nw h e e l ：2 “i r o u l e t ；3 一r a wm a t e r i a la n da i r f l o w i n l e t ；牟c o a r s eo u t l e t ：5 - - s e c o n d a r y a i ri n l e t 6 3 ( b ) 多轮式分级机 l 一给料口；2 _ 山风口；3 一分级轮； 仁次气流入口：卜粗粒出口： 二次气流入口 l m a t e r i a lf e e d ；2 一a i ro u t l e t ； 3 c l a s s