选粉机设计基础参数资料

1、选粉机设计实用参考资料、气固两相流力学基础1. 颗粒在静止流体内的沉降： 颗粒在静止流体内自由沉降时， 不仅受到重力， 而且还受到浮力和阻力的作 用。在工业生产过程中， 所处理的颗粒一般是比较小的， 在整个降落过程基本上 看着是以匀速 uo 进行的。所以一般情况下，研究沉降速度问题时，是不考虑加 速阶段的。颗粒作匀速运动，降落速度 u 等于颗粒的沉降速度 uo，计算公式为： uo=4 gdp( p- )/3 -2(沉降速度计算基本公式) 式中 uo球形颗粒自由沉降速度， m/s； dp球形颗粒直径， m； g重力加速度， m/s2； p 颗粒密度， kg/m3； 流体密度， kg/m3； 阻力

2、系数，无因次， =8/ f(Re p), 颗粒雷诺数 Rep=dpuo/； 流体粘度，。当 Rep1 时，流体属层流时，则得：2 uo= dp ( p- )g/18 此式适用于层流时球形颗粒的自由沉降速度计算，称为斯托克斯( Stokes ) 公式；当 1Rep 10000时，流体属过渡流时，则得：uo=( p- )/ g ( / )此式适用于过渡流时球形颗粒的自由沉降速度计算，称为阿纶( Allen )公 式；当 10000Rep2105 时，流体属踹流时，则得：uo=( p- )/ g 此式适用于踹流时球形颗粒的自由沉降速度计算， 称为牛顿( Newton)公式。 颗粒在静止流体内的沉降速

3、度计算实例：例 1：求直径为 30 m的球形石英颗粒， 在 20的空气中的沉降速度， 石英 颗粒的密度为 2650kg/cm3。解：标准状态下空气的密度为cm3 。故 20时，空气的密度为 =273/(273+20)= kg/cm 3。而粘度为。假设为层流区，由斯托克斯公式 则 得：uo= dp2( p- )g/18 =dp2 pg/18 =(30 10-6) 2 2650 /18 10-3=0.0702m/s(空气密度 相对较小，忽略不计)进行复核：Rep=dpuo/ =(3010-6/ 10-3 =uo时， up 为负值，则颗粒运动方向与流体一致，向上沉降。当 uf uo时， up 为正值

4、，则颗粒运动方向与流体相反，向下沉降。(适用于固硫剂 CaCO3粉在垂直管道在输送的同时， 计算让 1mm颗粒向下 沉降回到破碎机再粉碎)下面是常用的惯性式和重力式分离器： 膨胀仓是惯性式分离器的一种形式。 它与气力提升泵配套使用， 当物料气流 沿输料管 3进入膨胀仓 1 内时，由于体积突然增大使气流 速度突然降低，并受 到冲击板 2 的阻挡，物料 便在重力和惯性力作用下从气流中被分离出来，经闪 动阀 4 排出，分离后的空气经排气管进入收尘系统。 此种分离器结构简单， 操作 容易，但体积大，常用于水泥工业煤磨系统的煤粉与空气的分离。重力分离器就是使物料和空气进入空间较大的室内， 使室内气流的速

5、度降低 到远小于悬浮速度(通常仅为 )，这样气流便失去对颗粒的携带能力，物料便 在重力的作用下由混合物中分离出来，故又称为容积式分离器。重力式分离器主要尺寸是其筒体部分的直径，可按下式确定：D=V气/v f-2式中 D 筒体部分的直径， mm；V气通过分离器的风量， m3/s ；v f被输送物料颗粒的悬浮速度， n/s 。筒体部分的高度 H 建议取为： H=D，m。此种分离器结构简单、制造方便、工作可靠，但体积过大。3. 颗粒在水平流动的流体内并在重力作用下的运动： 处在水平流动的流体内的颗粒， 一方面受到流体流动的影响产生水平的横向 运动；另一方面又受到重力的影响发生向下的沉降。颗粒在水平流

6、动的流体内受到流体对它的推动力作横向运动时， 经过短暂时 间后，颗粒水平速度 up 与流体速度 uf 相等，颗粒在水平方向将作匀速运动。在 经历 t 时间后所走的距离 S 为： S=uf t颗粒在重力作用下沉降相当于静止流体内受到重力作用而向下沉降。 经过短 暂时间后，颗粒沉降速度 uo 作等速沉降。经历 t 时间后，颗粒在流体内降落的 高度 H为： H=uot因此，在水平流动的流体内， 颗粒是在横向流动和重力场的共同作用下， 沿 着颗粒的水平运动速度 up和沉降速度 uo 的合速度的方向上运动的。根据速度图 就可得颗粒降落到某一深度所需时间及降落时的运动路程（适用于水平输送过程中的某些颗粒的

7、沉降分离） 水平气流沉降室的构造主要是由室体、 进气口、 出气口和集灰斗组成。 含尘 气体在室体内缓慢流动，小粒借助自身重力作用被分离而捕集下来。为了提高沉降室的除尘效率， 有的在室内加装一些垂直挡板， 如图 4-2 所示。 其目的，一方面是为了改变气流的运动方向， 由于粉尘颗粒惯性较大， 不能随同气体一起改变方向， 撞到挡板上， 失去继续飞扬的动能， 沉降到下面的集灰斗中； 另一方面是为了延长粉尘的通行路程， 使它在重力作用下逐渐沉降下来。 有的采 用百叶窗形式代替挡板， 效果更好； 有的还将垂直挡板改为“人”字形挡板， 如 图 4-3 所示，使气体产生一些小股涡旋，尘粒受到离心力作用，与气

8、体分开，并 碰到室壁上和挡板上， 使之沉降下来。 对装有挡板的沉降室， 气流速度可以提高 到 6 8m/s。4. 颗粒在旋流流体内的运动：颗粒在旋流流体内运动时， 受到离心力和重力场的共同作用， 在重力作用下， 使颗粒沿垂直方向降落； 而在平面上与旋转流体一起作圆周运动； 同时产生惯性 离心力，使颗粒沿径向向外甩出。颗粒在这三个方向上的力的共同作用下运动。假设在半径 R处，流体的旋转角速度为， 流体的圆周速度为 uf ，则处在该 半径上的球形颗粒所受到的剩余惯性离心力 Fc0 为：Fc0=G0/g(R )=G0/R式中 F c0 剩余惯性离心力， N；G0 颗粒剩余重力， G0 = /6dp3

9、(p-).g 。由于剩余惯性离心力的作用， 颗粒与流体有相对运动， 就产生了反向的流体 阻力 Fd。因而颗粒在径向的运动方程式为：dt= F c0-Fd式中 m 颗粒质量， kg；dup/dt颗粒在半径方向上的加速度； Fd径向上的流体阻力， N。将 Fd和 Fc0代入上式，得颗粒运动加速度： 22 dup/ dt=uf /R. ( p- )/ p-3/4. .u p /d p. / p dup/ dt随颗粒所在位置的半径而异，在工业用的设备中， dup/ dt 项比起其余两 项要小得多，故可以认为颗粒径向加速度 dup/dt =0，于是颗粒在半径方向上的沉 降速度 uor 为：uor=4dp

10、( p-)/3 .u f 2/R -2uor 就是惯性离心力作用下的沉降速度(与重力作用下的沉降速度uo相当)，uor 的方向沿半径方向向外，即流体带着颗粒选择时，颗粒的惯性离心力使它沿 切线方向通过运动中的流体飞出，因而逐渐离开旋转中心，uor 即是颗粒离开旋转中心的速度(注意：这个速度 uor 不是颗粒运动的绝对速度，而是它的径向分 量)，颗粒在旋转流体中的运动， 实际上是沿着半径逐渐增大的螺旋形轨道前进 的。离心沉降速度 uor 与颗粒在静止流体内自由沉降速度 uo比较的比值 K为： K=uor=/u o=u f2/ -2 =(R 2)/g -2比值 K称为离析因数， 它等于惯性离心力与

11、重力之比， 比值 K与旋转半径成 反比，与切线速度的二次方成正比。可见，减小旋转半径，增加切线速度，使 K 值增大。颗粒所受的重力是一定值。 工业上可以通过各种方法使颗粒的离心加速 度远远超过重力加速度， 使得颗粒的沉降速度比在受重力场作用下的沉降速度大 很多。尽管这时还有重力的作用，但可不加考虑。因此，可以利用惯性离心力来 加快颗粒的沉降及分离比较小的颗粒，而且设备的体积也可以缩小。二、选粉机设计计算程序1、首先确定选粉机类型：根据选粉对象、粒径大小和颗粒级配要求、选粉 精度等基本情况，确定选粉机类型。2、设计计算风机风量、风压及型号：根据生产要求的粉体产量和选粉单位 产量所需风量计算出总风

12、量； 根据选粉系统中各个组成部分的阻力降之和计算出 系统总阻力， 然后根据计算总风量和总阻力选择风机型号， 该型号风机的风量和 风压应适当大于计算的总风量和总阻力。例如：某粉磨系统：管磨机：约 50mm2HO, O-Sepa选粉机：约 250mm2HO, 高浓度袋式除尘器：约 200mm2HO,管道及其他：约 100mm2HO，某粉磨系统的 总阻力约： +=600H2O。3、设计各个部分的风速和相关尺寸：根据管道的布置状态和气固两相流的 沉降理论，计算（或经验）确定气流速度，然后根据风量和气流速度计算（或经 验）相关尺寸。三、选粉机易损件所用材料1、进口钢材：选粉机叶片（转子叶片和导风叶片）采

13、用 HARDO钢X 板 （HRC455）5 是比较最理想的，绵阳西金公司使用证实，耐磨性能满意，但价格 很高， 2008年售价 万元/t （中国浦发机械工业股份有限公司经销） 。2、我国研制的耐磨材料（仅供参考） ： 低合金钢：用于球磨机衬板，常用牌号有： 30CrMnSiMoTi（处理后硬度 HRC5054、） 35SiMn（处理后硬度 HRC4550、） 40CrMnSiMoRe处（ 理后硬度 HRC5054；） 锰系合金铸铁：用于球磨机衬板，常用牌号有：中锰球铁（处理后硬度 HRC455）2、中锰合金球铁（处理后硬度 HRC455）2、稀土锰铜铬镍白口铁（处 理后硬度 HRC505）6；

14、 铬系合金白口铁：用于球磨机衬板，常用牌号有： Cr2Cu1（处理后硬度 HRC506）0、 Cr13（处理后硬度 HRC505）8；3、陶瓷马赛克贴面材料：用于选粉机涡壳曲表面贴面耐磨处理，绵阳西金 科技公司使用取得比较满意的效果。四、常用选粉机的类型：1、离心式选粉机（第一代选粉机） ，已被淘汰；2、旋风式选粉机（第二代选粉机） ，基本被淘汰；3、平面旋流选粉机（第三代选粉机） ：以日本小野田公司的 O-Sepa 型和 丹麦史密斯公司的 Sepax 型为代表的两种基本结构类型。 其余的型号基本上都是 这两种形式的派生形式， 比如 GKX型和 CCX型就是以上两种基本类型根据需要和 工作条件

15、我们开发的两种形式。GKX型选粉机是 O-Sepa型的派生形式，其结构示意图如下其中四种规格型号的设计参数如表 1。 表 1GKX 几种规格型号的设计参数GKX-10GKX-16GKX-25GKX-34备注产量10T/h16T/h25T/h34T/h配套 磨机 8MD16808309701220D2940113013101620D3940115013501650D470085010001250D5850105012501500D61100130015501900D71250150018002200D880095011501400D970085010001250D1076092010801350

16、D1172088010401280D12900110013001600D13200250300400H1520680800900H270085010001200H380100120130H463080010201230H5473563693823H630354355H7450545641762H8173217260303H9881020H10315400460560H11100100100150B15206407601000B2520650680800R111001325R29151120a7585b100120a1200250300400b180100130150配套G4-73-11NO10

17、DG4-73-11NO10D G4-73-11NO11D风机(Q=37200M3/h)(Q=49400M3/h)Q=71000M3/h(P=3236Pa)(P=3011Pa)P=3470PaY-225M-4Y-250M-4Y-280M-4(45kw)(55kw)(90kw)(1480r/min) ；(1480r/min) ；(1480r/min) ；调速JZTy61-4LJZTy62-4L JZTy72-4L电机(15kw)(30kw)(1200120r/min)(1200120r/min)(1200120r/min) CCX型选粉机是 Sepax 型的派生型，其组成结构如下图所示：细h8其中

18、几种规格型号的设计参数如下表所示： （注：下表中 CX型就是 CCX型）五、选粉机设计重要经验参数1、选粉机分级室切向风速（即转子外边缘切向速度）大约在1620 m/s ；选粉机分级室径向风速（风量 / 转子外边缘净圆面积）大约在 m/s 。2、选粉机导风叶片角度常取：、三个角度，便可满足各种细度的 选粉要求。3、常用：转子外缘线速度 3. 5m/s；转子外圆与导风叶片内点所在圆的 径向距离（即选粉区宽度）为 5060mm（选粉区宽度尽可能小一些） ；选粉机 单位产量所需风量 2 m3/Kg；4、水泥行业中，生料粉密度（相当于比重） m3, 水泥粉密度 m3。5、CCX型选粉机喂料浓度为 1. 6m3/1kg ；单位产量需要风量为 2m3/kg ；转子 边缘线速度 3.5 m/s；旋风筒进口风速为 1820m/s,筒体截面风速 3m/s；CCX型 选粉机分散锥处形成喉管部分的风速为 2225 m/s ；分散锥以上气流上升速度 1416m/s（注：新型干法水泥生产技术与设备一书中认为：管道风速要能保 证物料能够悬浮于气流中，一般风速应达到 1622m/s），为了控制进入选粉机的 物料粒度 1mm设, 计取 12m/s。6、摘自新型干法水泥生产技术与设备 （化学工业出版社） ，：管道风速 要能保证物料能够悬浮于气流中，一般风速应达到 1622m/s。为了加强气流