2-1-2 气流粉碎制备.ppt

气流粉碎机 利用高速气流 300 500m s 或过热蒸汽 300 400 的能量使颗粒产生相互冲击 碰撞 摩擦剪切而实现超细粉碎 广泛应用于化工 非金属矿物的超细粉碎 是最常用的超细粉碎设备之一 气流粉碎机的工作原理 将无油的压缩空气通过拉瓦尔喷管加速成亚音速或超音速气流 喷出的射流带动物料作高速运动 使物料碰撞 摩擦剪切而粉碎 被粉碎的物料随气流至分级区进行分级 达到粒度要求的物料由收集器收集下来 未达到粒度要求的物料再返回粉碎室继续粉碎 直至达到要求的粒度并被捕集 粒度细 最细可以达到0 2 m 一般为0 5 m 20 m粒度分布窄 可以满足窄粒度分布产品粉的要求纯度高可以粉碎莫氏硬度为1 10的材料加工温度低 小于气流温度 材料破碎时的应变率高 可粉碎低熔点 热敏性和生物等材料能耗较大 生产成本较高 气流粉碎机的特点 第一类是只对细度有要求的粉 越细越好 如西药 中草药 保健品 农副产品 海产品 AC发泡剂 灭火粉 非金属矿粉 刚玉 金刚石 碳化硼 电气石 玻璃 荧光粉 树脂 石墨 稀土材料 助剂 颜料 化妆品等 第二类是对粒度分布有较高的要求 要求粒度分布窄 如磨料 复印粉 激光打印粉 钴酸锂粉 猛酸锂粉等 气流粉碎机在这些行业中能发挥很好的作用 其优越性是其他粉碎设备所不能替代的 第三类是钕铁硼磁粉 金属微粉和黑索今微粉等 这类微粉一般采用气流粉碎方法制备 其所用的气体都是惰性气体 如氮气等 否则会有燃烧爆炸的危险 气流粉碎机可以制备三类物料的超细粉 扁平式 也称圆盘式 循环管式单喷式 也称靶式 对喷式惰性气体粉碎机 气流粉碎机的种类 气流粉碎机生产线的基本构成示意图 带有多个单气流分级器的气流粉碎机生产线示意图 扁平式气流粉碎机 spiraljetpulverizer 工作原理 待粉碎物料由文丘里喷嘴加速至超音速导入粉碎室内 高压气流经入口进入气流分配室 分配室与粉碎室相通 气流在自身压力下通过喷嘴时产生超音速甚至每秒上千米的气流速度 喷嘴与粉碎室成一锐角 故以喷射旋流粉碎室并带动物料作循环运动 颗粒与机体及颗粒之间产生相互冲击 碰撞 摩擦而粉碎 粗粉在离心力作用下被甩向粉碎室周壁作循环粉碎 微细颗粒在向心气流带动下被导入粉碎机中心出口管进入旋风分离器进行捕集 气流粉碎机的规格 以粉碎室内径尺寸 mm 表示 扁平式气流粉碎机工作原理图 文丘里喷嘴 喷嘴 粉碎室 内衬 外壳 扁平式气流粉碎机外形图 循环管式气流粉碎机 原料由文丘里喷嘴加入粉碎区 气流经一组喷嘴喷入不等径变曲率的跑道形循环管式粉碎室 并加速颗粒使之相互冲击 碰撞摩擦而粉碎 旋流带动被粉碎颗粒沿上行管向上进入分级区 在分级区离心力场的作用下使密集的料流分流 细颗粒在内层经百叶窗式惯性分级器分级后排出即为产品 粗颗粒在外层沿下行管返回继续循环粉碎 循环管的特殊形状具有加速颗粒运动和加大离心力场的功能 以提高粉碎和分级的效果 广泛应用于填料 颜料 金属 化妆品 医药 食品 磨料以及具有热敏性 爆炸性化学品等的超细粉碎 循环气流粉碎机工作原理图 文丘里Nozzle Classifier FinePowder Coarsepowder ComminutingRoom CompressedAir 循环管式气流粉碎机外形图 靶式气流粉碎机 TargetTypeFluidEnergyMill 利用高速气流挟带物料冲击在各种形状的靶板上进行粉碎 除物料与靶板发生强烈冲击碰撞外 还发生物料与粉碎室壁多次的反弹粉碎 因此 粉碎力特别大 尤其适合于粉碎高分子聚合物 低熔点热敏性物料以及纤维状物料 根据原料性质和产品粒度要求选择不同靶板形状 靶板作为易损件 必须采用耐磨材料制作 如碳化物 刚玉等 早期靶板式气流磨结构 早期靶式气流粉碎机 物料由加料管进入粉碎室 经喷嘴喷出的气流吸入并加速 再经混合管进一步均化和加速后 直接与冲击板 靶板 发生强烈碰撞 为了更好地均化和加速 混合管大多做成超音速缩扩型喷管状 粉碎后的细颗粒被气流带出粉碎区 进入位于冲击板上方的分级区进行分级 经分级的颗粒被气流带出机外捕集为成品 粗颗粒返回粉碎区再行粉碎 粉碎产品较粗 动力消耗也较大 因而应用受到限制 JetNozzle MixingPipe Feed ComminutingRoom ImpactingTarget a 物料经过喷嘴 b 物料不经过喷嘴单喷式气流粉碎机的二种粉碎方式示意图 流化床对喷式气流粉碎机 利用一对或若干对喷嘴相对喷射时产生的超音速气流使物料彼此从两个或多个方向相互冲击和碰撞而粉碎 由于物料高速直接对撞 冲击强度大 能量利用率高 可用于粉碎莫氏硬度10级以下的各种脆性和韧性物料 产品粒度可达亚微米级 还克服了靶式靶板和循环式磨体易损坏的缺点 减少了对产品的污染 延长了使用寿命 是一种较理想和先进的气流粉碎机 a 物料经过喷嘴 b 物料不经过喷嘴流化床对喷式气流粉碎机的两种形式结构示意图 a 平面汇聚式 b 空间汇聚式流化床对喷式气流粉碎机的二种粉碎室结构形式示意图 流化床对喷式气流粉碎机的特点 产品细度高 d50 3 10 m 粒度分布窄且无过大颗粒 粉磨效率高 能耗低 产量大 比其它类型的气流磨节能50 采用刚玉 碳化硅 或PU 环 等作易磨件因而磨耗低 产品受污染少 纯度高 可加工无铁质污染的粉体 也可粉碎硬度高的物料 结构紧凑 简单 噪音小 可实现操作自动化 但造价较高 惰性气体气流粉碎机 典型的氮气气流粉碎机生产线示意图 超声速流动的形成原理随着气流速度的增大 流体的不可压假设所引起的误差越来越大 因此 在高速流动 如超声速流动中 必须将空气视为密度变化的可压流来处理 分析一维等熵定常可压流动 可以发现管道截面积的变化对速度变化的影响 由微分形式的连续方程 对可压流动来说 如想让气流沿管道轴线连续的从亚声速加速到超音速 即始终保持速度总是增加的 则管道应该先收缩后扩张 中间为最小截面 即喉道 这种形状的管道称为拉瓦尔喷管 a 亚音速射流喷嘴 b 音速射流喷嘴 c 超音速射流喷嘴常用射流的喷嘴形式 2 超音速喷嘴的设计 超音速喷嘴一般有四部分构成 稳定段 亚音速渐缩段 喉部临界截面和超音速扩散段 如图所示 这四部分应当用光滑圆弧相连接 构成一个光滑的内腔型面 超音速喷嘴结构示意图 稳定段的设计 亚音速渐缩段的设计 音速喉部的设计 渐缩段坐标图音速喉部位置示意图 变分法设计扩张段示意图 超音速扩张段的设计 常用的超音速扩张段设计方法有 特征线数值分析法 轴对称位流设计法及变分法等 颗粒在射流中的特性分析 射流压力已知喷嘴内部任意截面处的压强P1可以表达为 其中 P0是总压 滞止压强 M1是喷嘴内部任意截面处的马赫数 k是工质的绝热指数 对于空气而言 k 1 4 对射流由喷嘴喷出后的情况进行分析 Pe是周围流体的压强P2是截面 的压强 很明显 P2 Pe 而且速度u2越大 压强P2越小 射流温度 已知喷嘴内部任意截面处的温度T1可以用下式来表示 公式说明射流在经喷嘴加速的过程中温度会降低 这种现象被称为焦耳 汤姆逊效应 或节流效应 这是气流粉碎的一大特点 它对于粉碎低熔点 或低软化点 和热敏性物料是非常有益的 气流粉碎机中的分级器 离心叶轮分级器的常用结构形式 a 直叶片 b 斜叶片 c 弧形或折叶片 d 柱形叶轮分级器外形 e 锥形叶轮分级器外形 马鞍山金科粉体公司选用了2条JFC气流粉碎机 广西梧州高科粉体公司选用了2条JFC气流粉碎机 牡丹江康维尔保健品公司选用了1条JFC气流粉碎机 郑州豫