无机非金属专业设备

1、粉碎机械概 述一、粉碎过程固体物料在外力作用下，克服了内聚力，使之碎裂的过程，称为粉碎过程。基本的粉碎方式有（a）挤压粉碎；物料夹在两个工作面之间，由于工作面施加逐渐增大的静压力而粉碎（b）冲击粉碎；物料夹在两个作相对运动的工作面，靠运动的工作面对物料磨擦时所施的剪切力，或者靠物料彼此之间摩擦时的剪切作用而使物料粉碎（c）摩擦剪切粉碎；高速运动的粉碎体对被粉碎物料的冲击和高速运动的物料向固定壁或靶的冲击（d）劈裂粉碎等。物料搁在尖棱工作体间受尖劈楔入，物料因拉应力而粉碎二、粉碎模型体积粉碎模型整个颗粒均受到破坏，粉碎后生成物多为粒度大的中间颗粒。随着粉碎过程的进行，这些中间颗粒逐渐被粉碎成细粉

2、成分。冲击粉碎和挤压粉碎与此模型较为接近表面粉碎模型在粉碎的某一时刻，仅是颗粒的表面产生破坏，被磨削下微粉成分，这一破坏作用基本不涉及颗粒内部。这种情形是典型的研磨和磨削粉碎方式。均一粉碎模型施加于颗粒的作用力使颗粒产生均匀的分散性破坏，直接粉碎成微粉成分粉碎系统一、分类(a)为简单的粉碎流程；(b)为带预筛分的粉碎流程；(c)为带检查筛分的粉碎流程；(d)为带预筛分和检查筛分的粉碎流程被粉碎物料的基本物性一、强度材料的强度是指其对外力的抵抗能力，通常以材料破坏时单位面积上所受的力来表示，单位为N/m或Pa。二、硬度硬度表示材料抵抗其他物体刻划或压入其表面的能力，也可理解为在固体表面产生局部变

3、形所需的能量三、易碎(磨)性所谓易碎(磨)性即在一定粉碎条件下，将物料从一定粒度粉碎至某一指定粒度所需要的比功耗，即单位质量物料从一定粒度粉碎至某一指定粒度所需的能量，四、脆性五、材料的韧性材料的韧性是指在外力的作用下，塑性变形过程中吸收能量的能力。颗粒的几何形态特性一、粒度1、粒度是表示颗粒尺寸大小的几何参数，是颗粒在空间范围所占大小的线性尺度。球形度(Carman 形状因数) ：一个与待测的颗粒体积相等的球形体的表面积与该颗粒的表面积之比2、累积分布把颗粒大小的频率分布按一定方式累积，便得到相应的累积分布。4、表征粒度分布的特征参数(1)、中位粒径 D50在粉体物料的样品中，把样品的个数(

4、或质量)分成相等两部分的颗粒粒径。它的物理意义是粒径大于它的颗粒占50%，小于它的颗粒也占50%。第二章 颚式破碎机类型及工作原理二、简单摆动型颚式破碎机工作原理定颚1固定在机架的前壁上，动颚则悬挂在心轴6上可作左右摆动。当偏心轴5旋转时，带动连杆4作上下往复运动，从而使两块推力板3亦随之作往复运动。通过推力板的作用，推动悬挂轴6上的动颚作左右往复摆动当动颚摆向定颚时，落在颚腔的物料主要受到颚板的挤压作用而粉碎。当动颚摆离定颚时，已被粉碎的物料在重力作用下，经颚腔下部的出料口自由卸出。因而颚式破碎机的工作是间歇性的，粉碎和卸料过程在颚腔内交替进行。这种破碎机工作时，动颚上各点均以悬挂轴6为中心

5、，单纯作圆弧摆动。由于运动轨迹比较简单，故称为简单摆动型颚式破碎机。三、复摆颚式破碎机工作原理复杂摆动型颚式破碎机动颚2直接悬挂在偏心轴5上，受到偏心轴的直接驱动。动颚的底部用一块推力板3支撑在机架的后壁上。当偏心轴转动时，动颚一方面对定颚作往复摆动，同时还顺着定颚有很大程度的上下运动。动颚上的每一点的运动轨迹并不一样，顶部的运动受到偏心轴的约束，运动轨迹接近于圆形；底部的运动轨迹受到推力板的约束，运动轨迹接近于圆弧；在动颚的中间部分，运动轨迹为介于上述二者之间的椭圆曲线，且越靠近下部椭圆越扁长。由于这类破碎机工作时动颚各点的运动轨迹较复杂，故称为复杂摆动型颚式破碎机（简称复摆颚式破碎机）。2

6、-2 构造颚式破碎机主要由机架和支承装置、破碎部件、传动机构、拉紧装置、保险装置和润滑冷却系统等部分组成。一、钳角颚式破碎机动颚与定颚间的夹角称为钳角性能及应用1、性能（1）颚式破碎机的优点是：构造简单，管理和修理方便，工作安全可靠，适用范围广。2）缺点i、工作间歇性，有空转行程，增加了非生产性的功率消耗。ii、由于动颚和连杆作往复运动，工作时产生很大的惯性力，使零件承受很大的负荷，对基础的质量要求也很高。iii、在破碎粘湿的物料时，会使生产能力下降，甚至会发生堵塞现象。iv、在破碎干片状物料时，片料易沿额板宽度方向通过而达不到破碎目的，造成出料溜子或下级破碎机进料口堵塞。粉碎度不大。第二章

7、圆锥破碎机1、工作原理在圆锥破碎机中，破碎物料的部件是两个截锥体。动锥（又称内锥） 1固定在主轴上，定锥（又称外锥） 2 是机架的一部分，是静置的。主轴的中心线与定锥的中心线于点 O 相交成角。主轴悬挂在交点 O 上，轴的下方活动地插在偏心衬套中。衬套以偏心距 r 绕OO 旋转，使动锥沿定锥的内表面作偏旋运动。在靠近定锥处，物料受到动锥挤压和弯曲作用而被破碎；在偏离定锥处，已破碎的物料由于重力的作用从锥底落下。因为偏心衬套连续转动，动锥也就连续旋转，故破碎过程和卸料过程沿着定锥的内表面连续依次进行。一、粗碎圆锥破碎机性能和应用（一） 、粗碎圆锥破碎机性能与颚式破碎机相比较，粗碎圆锥破碎机的优点

8、是：破碎过程是沿着圆环形破碎腔连续进行的，因此生产能力较大，单位电耗较低，工作较平稳，适于破碎片状物料，破碎产品的粒度也较均匀。产品粒度组成中超过出料口宽度的物料粒度较颚式破碎机为小，数量也少。同时，料块可直接从运输工具倒入进料口，无需设置喂料机。粗碎圆锥破碎机的缺点结构复杂，造价较高，检修较困难，机身较高因而使厂房及基础构筑物的建筑费用增加。（一） 、粗碎圆锥破碎机性能优点是：生产能力大，破碎比大，单位电耗低。缺点是：构造复杂，投资费用大，检修维护较困难。第四章 锤式破碎机1、工作原理锤式破碎机的主要工作部件为带有锤子的转子。通过高速旋转的锤子对料块的冲击进行粉碎。转子静止时，由于重力关系，

9、锤子下垂。当转子转动时，锤子在惯性离心力的作用下，作辐射状向四周伸开。进入机内的料块，受到锤子打击而破碎。继而，由于料块获得动能，以较高的速度向打击板冲击或互相冲击而破碎。小于篦缝的物料，通过篦缝向下卸出，少部分尚未达到要求尺寸的料块，仍留在筛面上继续受到锤子的冲击和磨剥作用，直至达到要求尺寸后从篦缝卸出。（一）单转子锤式破碎机构造在机壳6内，平行安装有两个转子。转子由臂形的挂锤体4及铰接在其上的锤子3组成挂锤体安装在方轴7上。锤子是多排式排列，相邻的挂锤体互相交叉成十字形。两转子由单独的电动机带动作相向旋转。工作原理破碎机的进料口设在机壳上方正中，进料口下面，在两转子中间设有弓形篦篮1,蓖篮

10、由一组互相平行的弓形蓖条2组成。各排锤子可以自由通过草条之间的间隙。蓖篮底部有凸起成马鞍状砧座8。1、性能锤式破碎机的优点是：生产能力高，粉碎度大，电耗低，机械结构简单，紧凑轻便，投资费用少，管理方便。缺点是：粉碎坚硬物料时，锤子和蓖条磨损大，消耗较多金属和检修时间，需要均匀喂料，粉碎粘湿物料时会减产，甚至由于堵塞而停机。第五章 反击式破碎机1、工作原理反击式破碎机是在锤式破碎机基础上发展起来的。其主要的工作部件为带有板锤2的高速旋转的转子1。喂入机内料块，在转子回转范围（即锤击区）内受到板锤冲击，并彼高速抛向反击板3,再次受到冲击，然后又从反击板反弹到板锤，继续重复上述过程。在往返途中，物料

11、间还有互相碰击作用。由于物料受到板锤的打击，与反击板的冲击以及物料相互之间的碰撞，物料不断产生裂缝，松散而致粉碎。当物料粒度小于反击板与板锤之间的缝隙时，就被卸出。3、反击式破碎机与锤式破碎机比较相同点：两者工作原理相似，都是以冲击方式粉碎物料。不同点：1）、转动方向锤式破碎机的锤头顺着物料落下方向打击物料，而反击式破碎机的板锤则是自下向上迎击投入的物料，并把它抛掷到上方的反击板上。2）、能量利用率反击式破碎机的板锤固定装在转子上，并有反击装置和较大的破碎空间，能更多地利用冲击作用，充分利用转子能量，因而其单位电耗和金属消耗均比锤式以及其它破碎机为少。3）产品粒度反击式破碎机主要是利用物料所获

12、得的动能，进行选择性冲击粉碎，工作适应性较大。在相同的喂料粒度和生产能力的条件下，其质量系数远比其它破碎机为大。调整转子的速度就会很灵敏地影响产品的粒度反击装置的结构型式大致有四种：（1）自重式：破碎机工作时，反击板借自重保持其正常位置。当遇到难碎物时，反击板迅即抬起，难碎物排出后又重新返回原处。其间隙大小通过悬挂螺栓进行调整。（2）重锤式：利用重锤维持反击板的工作位置。其平衡力大小可以通过重锤在杠杆上位移进行调整，并用螺钉固定。（3）弹簧式：反击板在工作时的位置是通过弹簧的预压力保持的。遇到难碎物时，难碎物克服弹簧的预压力，从腔内排出。弹簧的压缩变形量应与可能进入腔内的难碎物大小相适应。（4

13、）液压式：利用油压装置调节反击板的位置，同时也作为保安装置。§5-4 、性能及应用反击式破碎机结构简单，制造维修方便，工作时无显著不平衡振动，无需笨重的基础。它比锤式破碎机更多地利用了冲击和反冲击作用，进行选择性破碎，料块自击粉碎强烈，因此粉碎效率高，生产能力大，电耗低，磨损少，产品粒度均匀且多呈立方块状。反击式破碎机的粉碎度大，为40左右，最高可达150。第六章 球磨机§6-1 工作原理及类型一、工作原理 物料经过喂料空心轴加入到筒体内，当磨机回转时，物料与粉磨介质混合，介质在惯性离心力和筒体内壁产生的摩擦力的作用下，贴附在筒体内壁与筒体一起回转，并被带到一定的高度，由于

14、介质本身质量的作用，产生自由泻落或抛落，冲击筒体底部物料，同时在磨机筒体回转过程中，粉磨介质还有滑动和滚动，使介于其间物料受到磨剥作用，这样不断地冲击和磨剥而将物料粉磨成细粉。由于进料端不断加入物料，进料端和出料端之间存在料位高差，并且介质下落时，冲击物料所造成的轴向推力，因此，磨机筒体虽然是水平放里，但物料却由进料端缓慢地流向出料端，完成粉磨作业。二、分类球磨机的类型很多。其共同点是：都有一个水平放置的回转筒体。差别在于筒体的形状、装载的粉磨介质、进卸料的方法、支承与传动方式、操作与生产方法的不同而成为各种型式的球磨机。2、衬板（1）衬板的作用和形式衬板用来保护筒体，免受粉磨介质和物料的直接

15、冲击和摩擦，同时也可利用不同形式的衬板来调整各仓内粉磨介质的运动状态。平衬板压条衬板凸棱衬板波形衬板5阶梯衬板6半球形衬板7波纹衬板8锥形分级衬板9角螺旋分级衬板10端盖衬板粉磨介质的运动方式泻落状态磨机筒体的回转速度，决定着粉磨介质产生的惯性离心力的大小，对介质的运动状态影响很大。筒体转速较低时，靠摩擦力的作用，介质随同筒体沿同心圆轨迹升高。当面层介质的斜度超过自然休止角时，介质就沿着斜面一层层地泻落下来，周而复始的进行循环，这种状态称为泻落状态。抛落状态筒体转速较高时，介质受到较大的惯性离心力作用，紧贴在筒壁上沿圆弧轨迹提升，超过自然休止角时，介质仍不滚下。直至介质的重力与惯性离心力平衡时

16、，介质才从空间抛下，这种状态称为抛落状态。抛落的介质，对筒体下部的介质或筒体衬板上物料产生冲击作用，使之粉碎。同时，筒体回转过程中，介质的滚动和滑动，对物料兼施于磨剥作用。通常球磨机以这种运动状态工作。离心状态筒体转速过高时，介质受到的惯性离心力超过了重力，不能脱离筒体，而随同筒体一起转动，介质由外层至内层都达到离心状态，形成一个紧贴筒体内壁的圆环，随同筒体一起旋转，称为离心状态。介质既不抛落，介质之间又无相对运动，对物料不起任何粉磨作用。因此，球磨机转速不能太高，有一定限制。开始出现这种情况时的转速，称为球磨机的临界转数。球磨机应低于临界转数之下工作。（1）粉磨介质的种类普遍使用的粉磨介质有

17、球形、短柱形和棒形等三种。球形介质向物料冲击时，接触于一点，应力集中，使物料容易粉碎。大颗物料用冲击方式粉碎比较有效，故球形介质多用在粗磨机或管磨机的头几仓中。柱形介质称段，彼此之间是线接触，接触面积较大，能够加强磨剥效应，所以宜用于细小物料的磨剥方式粉磨，例如用在细磨机或管磨机的最后一仓中。棒形介质质量较大，宜于粉碎大块物料，产品粒度均匀，用于棒磨机或棒球磨机的头仓中。1）选配介质的原则粉磨工艺对介质的要求：物料粉磨过程中，开始粒度较大，需停用较大直径的介质的冲击。随着物料粒度变小，就需小直径的介质进行研磨，使物料和介质很好地接触。在介质装填量不变的情况下，减小介质的尺寸，便能增加物料与介质

18、的接触，提高粉磨效率。选配介质的原则是：在能将物料粉碎的前提下，尽量选用尺寸小的介质，而且大小介质作适当配合，使填充密度增大。这样，既能保证具有一定的冲击能力，又有一定的磨剥能力。第七章 振动磨机一、工作原理振动磨机是借助筒体的振动，使粉磨介质获得加速度运动，而以冲击和磨剥方式对物料进行细磨和超细磨。三、构造圆柱形筒体1内装有粉磨介质及物料，筒体支承在弹簧4上。在筒体中心管内装有滚动轴承3，轴承内安装着激振器2，激振器由偏心轴及安装在其上的偏心重物组成。当激振器由电动机与经弹性联轴器6带动旋转时，由于惯性离心力的作用，使得支承在弹簧4上的筒体发生振动，磨内的介质也跟着振动。当振动频率较大时，引

19、起介质自转、抛动及互相冲击。夹在介质中间的物料受到冲击和磨剥作用而粉碎。一、性能优点是：由于高速工作，可以直接与电动机相连，设备重量及占地面积都小，由于介质填充率和振动频率都高，单位容积产量高，电耗低，粉磨适应性强，可用于各种物料的细磨和超细磨。缺点是：对机械上的要求高，特别是大规格磨机弹簧及轴承等零件易于损坏，喂料粒度不能过大，应小于1030mm,对于某些物料（韧性或热敏性物料等）粉磨困难，但近年来采用超低温粉磨技术，已得到解决，单机的生产能力低，不能满足大型企业的需要。第八章 辊磨机§8-1 工作原理及类型在喂入物料形成的环形料床上，物料被咬入磨辊和磨盘之间，大块料首先受到磨辊的

20、滚压作用。研磨压力先集中在大块物料上，物料受到挤压很快地、大幅度地被粉碎。然后，磨辊施加的压力很快地传到次一级的大块料上，如此延续下去。伴随物料粒度减小的挤压过程，在滚压作用下，各物料颗粒在密集空间重新组合。随之所产生的挤压和剪切力，进一步将较小料粒粉磨。磨辊和磨盘间一定的相对运动，还有助于防止粘湿物料引起的堵塞。与球磨机比较，球磨机是借助于介质对物料的冲击及磨剥作用而实现粉磨的。磨内介质与物料相遇的机会远少于介质本身相遇的机会，故它们的绝大部分能量均消耗于彼此冲撞之中。因此，在粉磨过程中，介质的提升冲击发热、糊球、结块等现象，使球磨机消耗大量无用功，有害的能量过多是很难消除的。由于它的粉磨特

21、点，决定了其粉磨效率极低，仅有13。辊磨机的粉磨作用，则是基于沉重的磨辊对物料层的滚压作用而实现的。对经过滚压的物料再次加以滚压时，可进一步实现相当有效的粉磨。辊磨机带有空气分级装置（即分离器），粉磨物料从磨盘边缘溢出，由于磨盘的惯性离心力和高速气流的作用，使物料扬起进行初分级，粗粉返回磨盘再粉磨，这种连续循环粉磨是很有效的，可得到所需的细度而不发生结块现象。同时，喂入物料在研磨室停留时间短，因而料床中实际上不存在已磨细的物料，磨机没有多余负荷以及结块形成的威胁。由于辊磨与球磨粉磨原理的不同，决定了两者在粉磨效率和节能方面的差别。表明前者的粉磨效率比后者高，因而节能。二、分类1、辊子式2、摆辊

22、式3、滚球式二）、按研磨体的组合形式按研磨体的组合形式，主要可分为以下几种：1、锥辊-平盘式2、锥辊-碗式3、鼓辊-碗式4、双鼓辊-碗式5、圆柱辊-平盘式6、球-环式7、圆柱辊-环式与球磨机比较，它具有以下优点：1电耗低辊磨机采用滚压料层的方式粉磨物料，同时本身带有选粉装置，能及时排出细粉，避免了过粉碎现象，因而粉磨效率高，节能效果非常显著。较球磨机可节电2035。随着物料水分的增加，节能效果更加显著。2烘干能力大辊磨机采用气体作为烘干和输送物料的介质，因此特别适于烘干兼粉磨作业。可充分利用预热器和煅烧窑排出的300-350低温废气，烘干与粉磨水分为810的物料。如采用同样低温废气作热源的各种

23、烘干球磨机，只能烘干与粉磨水分为3.55的物料。如果另设辅助热风炉，入磨气温升高到450左右，则可烘干与粉磨水分为1520的物料。因而可省去烘干系统。3、入磨粒度较大辊磨机的入磨粒度可达磨辊直径的5左右，一般在50150mm之间。而球磨机的入磨粒度一般要求小于30mm。因此可省去二级破碎设备。4、产品粒度较均齐，调整产品细度和成分容易，便于自动控制5、工艺流程简单，占地面积小6、噪音低，扬尘少，操作维修方便辊磨机的缺点辊磨机的缺点在于不适于粉磨硬质和磨蚀性的物料，使用寿命较短，维修较频繁，而且它的磨损件比球磨机的贵。第九章 自磨机一、工作原理无介质磨机的工作原理和结构上与球磨机相似，但它不用钢

24、球或钢棒等粉磨介质，而是利用物料本身之间的相互粉磨作用，即大块物料对小块物料进行冲击和磨就，同时大块物料本身也逐渐磨蚀或粉碎的一种磨机。二、分类无介质磨机按喂料中是否加入水分，分为干法和湿法两类。前者称为气落式磨机，后者称为瀑落式磨机。三、气落式磨机构造四、瀑落式磨机构造六、无介质磨机的主要特点无介质磨机的主要特点是：物料自磨，选择性粉碎作用强，因此无论粉碎坚硬或松软物料，都能得到细小粒度的产品；能粉磨磨蚀性极强的物料（如砂岩等），磨机的金属损耗很低；在干磨时，能处理含水分达4的物料，送入热气流时，可以粉磨含水分达12的物料，因为物料互相冲击和磨剥，不与衬垫作用产生，特别是能够在一台磨机中同时

25、完成粗碎和粉磨作业，从矿山运来的原料可以直接送入磨内粉碎，因此工艺流程简单、占地面积小、投资省，在同样生产能力情况下，投资费用约为球磨机的40。第二篇 筛分机械一、筛分将固体物料通过具有一定孔眼或缝隙的筛面而分成不同粒级的作业称为筛分按筛分用途不同，主要可分为独立筛分和辅助筛分两类。筛分后所得的产品即为成品的筛分称为独立筛分。工业生产中，有时需要将物料分为若干级别的产品，有时需要将物料中过大或过小的颗粒除去，此时采用独立筛分。与粉碎作业配合的筛分称为辅助筛分。在粉碎前进行的辅助筛分称为预先筛分，它可在粉碎前分出已符合粒度要求的产品，提高粉碎作业的生产能力，降低电耗，在粉碎后对所得产品进行筛分，

26、这种辅助筛分称为检查筛分。工业上使用的筛分机类型很多，按筛面的运动方式可分为如下四类： 1 固定筛筛面固定，构造简单。动力小或不需要动力，可用作破碎作业的预先筛分。有固定格筛和滚轴筛等。 2 回转筛由筛网或筛板制成筒形筛面作回转运动的筛机。有回筒筛、圆锥筛、角柱筛和角锥筛等。 3 摇动筛依靠曲柄连杆传动机构使筛而产生往复运动。有单筛箱摇动筛和双筛箱摇动筛等。 4 振动筛依靠激振器使筛面产生振动的筛机，按传动方式可分为机械振动筛和电磁振动筛两类。根据筛面运动轨迹不同，又可分为圆振动筛和直线振动筛两类。目前，振动筛应用较多，尤其是机械振动筛使用更为普通。第三篇 两相流体力学及设备第十一章两相流体力

27、学的基本原理一、多相流体力学多相流体力学是近期发展起来的一门流体力学分支。许多不同态物质的混合物的流动体系称为多相流动三、两相流动系统的共同特点1、系统中除了固体颗粒外，至少另有一种流体（气体或液体）同时存在；2、系统中除了颗粒与流体的运动外，往往还存在着其它传递过程（相内或相界面的能量与质量的传递）以及同时进行着的化学反应过程；3、系统中至少存在着一种力场（重力场、惯性力场、磁或电力场等）；4、系统中颗粒的粒径范围为10-510cm（大致介乎烟雾中最大颗粒或微尘中最小颗粒和水泥立窑的粒料之间）。颗粒流体的两相流动按其本身系统性和作用过程可分为三种典型情况：（1）流体穿过固定的颗粒层（即固定床

28、）的流动，例如立窑中粒料的煅烧，移动式炉篦上熟料的冷却、料浆的过滤脱水以及过滤层收尘等过程；（2）当流体速度增加到一定程度，固定颗粒层呈现较疏松的活动（假液化）状态（即流化床）的流动，例如流态化烘干预热、粉状物料的空气搅拌以及空气输送斜槽的气力输送等过程；（3）流体与固体颗粒相对运动速度更高，颗粒在流体中呈更稀的悬浮态运动（即连续流态化）的流动，例如悬浮预热分解、沉降、收尘、分级分选、气力输送等过程。沉降规律从运动方程式可看出，颗粒在静止流体中沉降的加速度，决定于剩余重力和流体阻力，对于一定尺寸的颗粒在一定流体中沉降时， G0为常数，而流体阻力则随着运动速度之提高而增大。如果重力大于浮力，开始

29、沉降瞬间，颗粒将受到其本身重力作用而加速降落。沉降时由于流体与颗粒表面的摩擦而产生与运动方向相反的阻力，同时阻力随降落速度的增加而增大。经过片刻，当流体阻力增大到等子颗粒剩余重力时，颗粒受力 处于平衡，加速度为零，以后颗粒即以此时的瞬时速度作匀速向下降落。1、固定床当流速较低时，颗粒层静止不动。颗粒彼此相互接触，流体从颗粒之间的孔道流过，这种状态的颗粒层称为固定床2、流化床当流速提高到umf之后，流体穿过颗粒层产生的压强降与床层颗粒的剩余重力相等。床层开始膨胀和变松，空隙率比 固定床增大许多，固体颗粒被流体吹起而浮动于流体之中，在一定的空间作无规则的飞翔运动，具有流动性。整个床层具有类似液体的

30、性质，固体进入了流态化状态。这种状态的颗粒层称为流态化床（简称流化床）。在流化床阶段，固体颗粒上下翻动，犹如液体的沸腾现象，故又称沸腾床。流态化床的特点固定床与流态化床的分界点 F 称为流态化临界点。相应的流速umf 称为流态化临界速度（或称最小流化速度）。流态化床的床层高度和空隙率随流速脚的升高而增大。但流体穿过床层的实际流速ufs却维持不变。这是因为随着净空流速uf的提高，流态化床在胀大，使得颗粒之间的流通截面也跟着增大的缘故。因此，如果忽略由于器壁效应产生的阻力损失时，在流态化床内的流体阻力损失并不因流速 uf 的提高而变化。因而在这一较大的范围内增加流体的速度，并不增加流体流动需要的功

31、率。3、气流输送阶段流态化床内流体的实际流速ufs远较床层上方的流体流速uf 为大，所以几乎全部的颗粒都会从床层上方的空间跌回床层中。不过当流速增大到某一uf值，超过悬浮速度时，流化床上界面消失，颗粒将被流体陆续带出容器之外。固体便开始进入连续流态化状态。此时系统中固体浓度降低得很快，使流体和颗粒间的摩擦损失大为减少，床层压强显著下降，系统由类似液体性质的密相流态化进入更类似于气体性质的稀相流态化。工业上利用这种性质，把固体颗粒像流体一样用管道输送，所以该阶段称为气流输送阶段。开始进入连续流态化状态的 T 点，称为连续流态化临界点。 T 点所具有的流体速度ut称为流化极限速度（带出速度或最大流

32、化速度）。显然，流化床的形成需在流化临界速度umf和带出速度ut之间。在连续流态化临界点上，床层的高度为无穷大，空隙率达到 1 。1）散式流态化液体流态化床较接近于理想流态化。床内颗粒均匀地分散，床层均匀而平稳地流化，而且有一个平稳的上界面，这样的流态化称为散式流态化（均一流态化或平稳流态化），简称液体流态化。2）聚式流态化床层中气固两相的流动状态和液固系统相差很多，床内颗粒成团地湍动，气体主要以气泡形式通过床层而上升，在这些气泡内，可能夹带有固体颗粒，因而床层内分为两种聚集状态：一种是近似固定床的低空隙率区域，称为密相区；另一种是稀散固体颗粒的高空隙率区域，称为稀相区。高于临界流化速度的气体

33、大部分由稀相区短路而流过，因有大量气泡存在，气泡生成后沿床层上升，在上升过程互相合并并逐渐长大，气泡越来越大，到床面时即破裂，因此床层上的界面很不稳定，上下波动，因此通过床层的压强降也波动很大。床层内部不像散式流态化那样均匀稳定，床层内部顺粒聚集成团地运动。这种流态化称为聚式流态化（非均一流态化成鼓泡流态化），简称气体流态化。第12章 流体分级设备应用空气作分散介质进行分级的设备，称为空气选粉机；应用水作分散介质进行分级的设备，称为水力分级机。空气选粉机有两大类型：一类是让气流将颗粒带入选粉机中，在其中使粗粒从气流中析出，细小颗粒跟随气流排出机外，然后在附属设备中回收。这类设备称为通过式选粉机

34、。另一类是将颗粒喂入选粉机内部，颗粒遇到该机内部循环的气流，分成粗粉及细粉，从不同的孔口排出，这类设备称为密闭式选粉机，或称离心式选粉机。空气选粉机的大小一般用回筒外径表示。四、离心式选粉机()构造及工作原理1、构造1-大风叶，2-小风叶，3-支架，4-内壳体，5-外壳体，6-回风叶，7-支架，8-粗粉出口，9-细粉出口，10-撒料盘11-挡风板，12-加料管2、工作原理依靠大风叶旋转产生的循环气流，经过内壳中部切向装置的回风叶之间的缝隙，进入内壳后，形成旋转上升的气流，然后又从内外壳之间的环形空间下降，返回内壳。因此在选粉机的内部形成一股循环的气流。小风叶用来帮助气流的循环，并且形成一道旋转

35、的栅栏，使较粗的颗粒下沉，以提高细粉的细度。粉料由加料管12送入，经漏斗落到旋转着的转子的撒料盘10上，受到惯性离心力的作用，甩向内壳的周壁，并在旋转气流的作用下，较粗大的颗粒撞到内壳的壁面时，失去动能，沿着壁面滑下，作为粗粉经粗粉出口8排出。其余较小颗粒被旋转上升的气流卷起，经过小风叶的作用区时，在小风叶的碰击作用下，又有一部分颗粒抛到内壳周壁被收下。气流经过挡风板时，发生部分折流，在惯性力作用下，也有一部分颗粒被分离下来。当含有细小颗粒的气流进入内外壳之间的环形空间时，由于运动方向急剧改变，通道截面扩大，气流速度减慢，于是气流中的细小颗粒便落下，沿着外壳内壁滑到细粉出口9，作为细粉排出。而

36、气流则受到风叶的抽吸，重新返回内壳循环使用。分级界限尺寸的大小主要是通过调整气流的上升和旋转速度以及增减小风叶的作用来实现。1增加转子转速或增多大风叶，都会使上升气流速度增大，使细粉的细度下降，反之，则可提高细粉的细度。2改变回风叶的角度，会影响到旋转气流速度，回风叶片偏向内筒壁时，叶片之间通道缩小，旋流速度增加，则可提高细粉的细度，反之，则会降低细粉的细度。3增加小风叶数目，旋转栅栏的作用加强，可增加碰击颗粒次数，有利于颗粒分离出来，可提高细粉的细度。当增加转子转速时，亦会使小风叶碰击颗粒的次数增加，但是大风叶所引起的上升气流速度增加较为显著，因而总的还是使得细粉的细度下降。4当挡风板往里推

37、时，上升气流的折流增大，可提高细粉的细度，反之，细粉的细度则降低。(三)性能及应用与通过式选粉机比较离心式选粉机具有以下优点：分级、鼓风及收尘设备全部都包含在选粉机内，故比较紧凑，功率消耗较低。但缺点是要使用提升机等输送设备将粉料提升到一定高度，然后喂入选粉机中。离心式选粉机宜配用于机械卸料的磨机的圈流系统中。五、旋风式选粉机(一)构造和工作原理离心式选粉机的结构存在一些缺点，机内用来产生循环气流的大风叶由于同含尘气流相接触，磨损较大。磨损以后，产生震动，给厂房建筑物带来不良影响。而且大风叶转速较低，风叶间隙较大，故空气效率较差。同时，细粉在内外壳之间的细粉沉降区中依靠重力很难完全沉降，循环气

38、流返回选粉区时总会带有部分细粉，影响选粉效果，降低选粉效率。因此，近年来对离心式选粉机作了改进，设计了一种外部循环气流的旋风式选粉机。取消大风叶，采取专用风机外部鼓风；取消内外壳间的细粉沉降区，采取专用旋风分离器外部回收细粉的形式。工作原理在选粉室内，小风叶9和撒料盘10一起固定在垂直轴4上。由电动机1经过胶带传动装置2、3带动旋转。离心通风机19代替了前述选粉机的大风叶，产生循环气流。通风机把空气从切线方向送入选粉机，经滴流装置11的缝隙旋转上升，进入选粉室。粉料由进料管5落到撒料盘10后，立即向四周甩出，撒布到选粉区中，与上升的旋转气流相遇。粉料中的粗粒，质最较大，受撒料盘、小风叶和旋转气

39、流作用产生的惯性离心力也较大，被甩到选粉室的四周边缘。当它与壁面相碰撞后，失去动能，便被收集下来，落到滴流装置处。在该处被上升气流再次分选，然后落到内下锥处，作为粗粉经粗粉管12排出。粉料中的细颗粒，质量较小，在选粉室中被上升的气流带入旋风分离器7中。气流是从切线方向进入旋风筒的，在筒内形成一股猛烈旋转气流。处在气流中的颗粒受到惯性离心力的作用，甩向四周筒壁，向下落到下部的外锥体中，作为细粉经细粉管13排出。清除细粉后的空气则由旋风分离器中心的排风管经集气管6和导风管14再返回通风机，形成了气流闭路循环。(三)性能及应用优点：选粉室单位面积的选粉能力较大，处理量一般比离心式选粉机高 2 2 .

40、 5 倍，大型磨机本来要用 2 3 台离心式选粉机的，采用一台旋风式选粉机即可。相同循环负荷率下选粉效率较高，选粉效率一般比离心式选粉机提高 8 左右，因而可使磨机生产能力提高 10 左右，单位电耗节省 21 左右。产品细度易于调节，而且调节范围广。使用调节阀控制产品细度，无需停机，可以根据生产情况随时调整。用体外风机代替大风叶，故传动部分结构简单，机体磨损小，展动小，对基础要求较低。缺点：由于采用旋风分离器和外部鼓风，密封要求较高，出料口要设里锁风设备，而且选粉机占地面积较大。第十三章 收尘设备1、收尘在生产过程中，能在气体中分散或悬浮一定时间的固体颗粒，叫做粉尘。将含尘空气中的粉尘分离出来

41、并收集的过程，叫做收尘。收尘机理收尘是一个物理过程，使粉尘从空气中分离的作用力主要有:1机械力:包括重力，离心力和惯性力;2阻留作用:包括介质的筛滤作用，尘气绕流的接触阻留作用和扩散接触阻留作用;3凝聚作用:通过加湿，蒸汽凝结，超声波等作用，使细尘粒凝聚而从空气中分离.4静电力:利用静电力使带电尘粒从空气中分离5扩散：粒径小于0.3微米的粉尘2、粉尘的特性1粉尘密度：单位体积粉尘的质量，单位为kg/m3或g/cm3。据是否包含粒间空隙体积分为真密度与假密度（表观密度）。假密度与堆积状态有关。2真密度：排收粉尘间空隙以纯粉尘的体积计量的密度。3表观密度：包括粉尘间空隙体积和粉尘纯体积计量的密度。

42、与堆积状态有关。4粉尘比重：指粉尘的质量与同体积水的质量之比，系无因次量。5粉尘湿润性：系指粉尘被水湿润的难易程度。6湿润现象：是分子力作用的一种表现，水滴内部与水滴表面间的分子引力为水的表面张力，当水的表面张力小于水与固体间的分子引力时，固体容易被湿润，反之，固体则不易被湿润。依此粉尘可分为亲水性与疏水性两类。粉尘荷电性：指粉尘能被荷电的难易程度。悬浮空气中粉尘荷电原因：破碎时的摩擦、粒子间撞击或放射性照射、外界离子或电子附着等。影响荷电量大小因素：粉尘的成分、粒径、质量、温度、湿度等有关。衡量粉尘荷电性的指标：粉尘比电阻。比表面积：单位质量粉尘的总表面积称为比表面积（m2/kg）。比表面积

43、与粒径成反比，粒径越小，比表面积越大。比表面积增大，强化了表面活性。它对粉尘的湿润、凝聚、附着以及燃烧和爆炸等性质都有明显的影响。爆炸性能发生爆炸的粉尘称为可爆尘。井下具有爆炸性的粉尘主要是硫化粉尘和煤尘。粉尘爆炸能产生高温、高压，同时生成大量的有毒有害气体，对安全生产有极大的危害，应注意采取防爆、隔爆措施。收尘效率：系指收尘器捕集下来的粉尘量与进入收尘器的粉尘量之比。通过率（或称通过系数），它表示净化后的气体中残余粉尘的含量Go与气体中原含有粉尘量Gi之比，§13-2降尘室一、定义降尘室又称重力沉降室或烟室，是最简单的收尘设备。它是一个截面较大的空室，含尘气体经过空室时，气流速度降

44、低，粉尘便在重力的作用下沉降到空室底部的灰仓中。二、原理气流进入重力沉降室后，流动截面积扩大，流速降低，较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。五、性能与应用重力沉降室的优点:结构简单 投资少 压力损失小（一般为50100Pa） 维修管理容易缺点:体积大 效率低仅作为高效收尘器的预收尘装置，收去较大和较重的粒子§13-3 惯性收尘器一、定义由于运动气流中尘粒与气体质量不同，具有不同的惯性力。含尘气体急速转弯或与某种障碍物碰撞时，尘粒的运动轨迹将偏离气体的流线。利用这种惯性作用，将粉尘从气体中分离收集下来的设备叫做惯性收尘器，或称情性收尘器。二、机理沉降室内设置各种形式的挡板，含尘气流冲击

45、在挡板上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用，使其与气流分离。§13-4旋风收尘器一、工作原理及性能旋风收尘器是利用含尘气体高速旋转产生的惯性离心力而使尘粒与气体分离的收尘设备。1、工作原理1）外旋流含尘气体由进气管1以较高的速度(一般为1225m/s)沿外圆筒2的切线方向进入器内，沿内筒(排气管7)外的环形空间产生强烈的旋转运动的同时，分成向上、向下的两股旋转气流。向上的气流至顶盖3后复向下回旋，向下的气流由于内外圆筒及顶盖的限制，在内外圆筒之间作自上而下的螺旋运动，形成一股外旋流。2) 气固分离在旋转过程中，大部分尘粒在惯性离心力的作用下甩向筒体的周边，撞击到器壁，失

46、去动能，沿器壁滑下，落到灰仓5中。灰仓下部有锁风闸门6，积集在灰仓内的尘粒经过闸门卸出。3）内旋流旋转下降的外旋气流随锥筒4的收缩而向收尘器中心靠拢，脱收尘粒后的气流(接近锥筒底部时，便折回旋转上升，形成一股自下而上的螺旋运动的内旋流，并经过中心的排气管7从顶部作为净化气体排出。核心气流在同一水平截面各点的切向速度，由器壁向中心增大，到直径约等于排气管直径0.65倍的圆周上达最大值，再往中心就急剧减小。切向速度最大的圆周内有一股轴向速度很大的向上内旋气流，又称核心气流二、类型螺旋型旋风收尘器蜗旋式旋风收尘器扩散式旋风收尘器含尘气体由矩形进气管1沿蜗旋面引入器内，在惯性离心力作用下甩向器壁的尘粒

47、沿圆筒壁向下扩散降落，经筒壁与隔离锥之间的环隙向下沉降至灰仓5。而旋转主气流向下扩张到倒锥体时，由于隔离锥的阻隔使大部分旋转气体被反射，经中心排气管6排出。少量旋转气流随同尘粒一起进入灰仓。气流在灰仓内流速降低，粉尘坠落。在灰仓中心形成的内涡流上升至隔离锥，进一步使气流中尚带有的少量粉尘继续沉降。净化后空气通过隔离锥的透气孔上升至中心排气管，排出管外。由于扩散式收尘器的筒体下半部呈倒圆锥形向下扩散，没有一般旋风收尘器的锥形收缩旋流，这样可以减少含尘气体从筒身中部短路到出口去的可能性，粉尘不易被内旋流带走。同时，由于装设有隔离锥，将内外旋流加以隔离，在屏顶又无粉尘聚积，这样便有效地防止了底部的返

48、回气流将巳经分离下来的粉尘重新卷起带出。使巳分离下来的粉尘能沿着反射屏与扩散锥之间的环隙顺利地下落到灰仓中去。同时，环隙截面比普通旋风收尘器的排出口截面大5倍以上，克服了普通旋风收尘器容易积灰堵塞的缺点，因而提高了收尘效率。1扩散式收尘器的优点是，结构简单，制造和维护容易。收尘效率高，适于捕集非纤维的干燥粉尘。由于收尘器作成扩散形锥筒，出口不易堵塞，含尘气体对器壁磨损小。2缺点是流体阻力较大（一般在9501700Pa左左），体型高大，因此金属耗量也比较大。旁路式旋风收尘器组合式旋风收尘器旋风收尘器的主要优点是：结构简单，容易制造，尺寸紧凑，操作管理方便，在处而且可以处理含尘浓理含10m以上的尘

49、粒的气体时，可以有比较合理的收尘效率，而且可以处理含尘浓度较高的气体，例如含尘浓度在300500g/Nm3时，收尘效率也很高。缺点是：流体阻力损失较其它的收尘设备大，因而电耗高；壳体容易磨损，要求处理气体量稳定，每因气体流量降低，收尘效率下降得很厉害。要求卸料闸门不漏风，否则就难于保证较高效率操作。旋风收尘器在硅酸盐工业中广泛应用，一般作为初级的收尘器使用。1)旋风收尘器适用于净化密度较大、粒度较粗的粒子。其中，细筒长锥型高效旋风器对细尘也有一定的净化效果。旋风收尘器对入口含尘质量浓度变化适应性较好，可处理高含尘质量浓度的气体。2)旋风器一般只适用于净化非纤维性粉尘及温度在400以下非腐蚀性气

50、体，用于处理腐蚀性的含尘气体时，需采取防腐措施。3)旋风器对流量的波动有较好的适应性，入口风速一般为1225m/s，个别情况下(如湿壁)可达30m/s以上，但阻力却随速度的平方增长。从效率和阻力综合考虑，最佳范围大致在1622m/s。4)在旋风器中，由于旋转气流速度很高，固体颗粒物对器壁的磨损较快，应采取防磨措施。5)对于非湿式旋风器，不宜净化粘性粉尘，处理相对湿度较高的含尘气体时，应注意避免因结露而造成的粘结。6)设计时，在空间高度允许的条件下，应优先考虑长锥型旋风器。7)设计和运行中应特别注意防止旋风器底部漏风，因旋风器通常是负压运行。8)当旋风器并联使用时，应合理设计连接收尘器的分风管和

51、汇风管，尽可能使进入各旋风器的风量相等、风压平衡，以免并联的旋风器之间窜风，使效率下降，可考虑对各旋风器单设灰斗。§13-5袋式收尘器一、工作原理袋式收尘器是一种利用多孔纤维滤袋将气体中的粉尘过滤出来的收尘设备。袋式收尘器的工作原理：把顶部封闭的圆筒形滤袋3朝上并排悬吊在过滤室2内，含尘气体从下面送进滤袋内。气体穿过滤袋经排风口排出。尘粒被滤袋截留，积集在滤袋内壁上形成尘粒层。为了使滤袋保持通畅，在适当的间隔时间内进行清理一次。通过清灰机构1使积聚在滤袋内表面上的尘粒振落到灰仓4后排出。过滤和清灰依次交替进行。袋式收尘器的过滤机理（1）气体中大于滤布网孔的尘粒被滤布阻留，小干滤布孔径

52、的尘粒（110m），沿着曲折的织物毛孔通过时，尘粒由干本身惯性作用撞击于纤维上失去能最而贴附在滤布上，对于极微细的尘粒（小于1m)，则由于尘粒本身的扩散与静电作用，通过滤布孔道时，因孔径小于微细尘粒的热运动自由径，使尘粒与滤布纤维碰撞而粘附于滤布缝隙间，使微细的尘粒也能捕集下来。（2）在过滤过程中，由于滤布表面及内部粉尘搭拱不断堆积，使在滤布进气的一面形成一层由尘粒组成的孔径很小的粉尘层。初次粉尘粘附层也是过滤介质，显著地改善了过滤作用，使气体中粉尘几乎全部被捕集下来。（3）随着粉尘层的加厚，滤布阻力增加，使过滤进行困难，为了使滤布通畅，保持稳定的处理能力和收尘效率，延长滤布使用寿命，必须定期

53、清除滤布上的部分粉尘层。由于滤布绒毛的支承作用，滤布上粉尘的初层仍然残留下来成为滤布外的第二过滤介质，所以清灰后收尘效率几乎没有降低。其优点是收尘效率高，在正常工作时可达98以上，且可用来捕集小至1m左右的粉尘，这是旋风收尘器所不及的。与高效的电收尘器相比，袋式收尘器结构简单、操作简单可靠，维修方便，管理技术要求不高，投资费用低，因此，作为高效收尘器来说，是一种简单便宜的收尘器。缺点是耗费较多的织物，同时允许处理的气体温度较低（尤其是棉毛织物），对气体中湿含量高和易吸水的亲水性粉尘会造成堵塞，任何情况下，含尘气体的温度都应高于露点1520，因此使用受到一定限制。自从使用人造纤维以来，这方面性能

54、有所改善。§13-6 电收尘一、工作原理电收尘器是利用电力场作用来捕集含尘气体中粉尘的设备。导线2借助于绝缘子6吊装在金属圆管1的中心。将圆管和导线分别接到高压直流电源3的正负极上，则圆管与导线之间的空间将产生非均匀的电场。电场强度自导线电极向圆筒电极逐渐降低。如果电极之间的电压升高到某一程度，导线附近的电场强度达到一定值，电极之间的空气中已存在的少量离子在电场引力的作用下，就会以较高的速度向电极运动。在途中当它碰到中性的原子时，就会将原子中的电子轰击出来，产生新的离子。这些新的离子在电极之间运动时，又再使另一些中性原子电离，在短时间内产生大量离子。这种现象称为气体的自激电离。当电极

55、之间的电压限制在一定的范围内时，自激电离只能在导线附近产生。离导线稍远，电场强度已经降低到不能使离子作高速运动，当离子碰击到中性原子时，就无法使后者电离。这时，在导线附近产生电离的地方出现了电晕，故这区域叫电晕区，导线电极又称电晕电极（或放电电极）。电晕区的半径通常只有23mm左右。电晕的外面叫晕外区。在晕外区并无新的离子产生，只有从电晕电极发出的作单向运动的离子流经过。从进风口7进入到收尘器的含尘气体自下而上经过电极空间时，所含尘粒就与这股离子接触而带上电荷。由于在电晕电极附近的阳离子走向电晕电极（负极）的路程极短，速度低，碰上粉尘的机会很少，只有极少量粉尘沉积于电晕电极。因此，绝大部分粉尘

56、与飞翔的阴离子相撞，带负电后也跟着离子流向圆管电极运动，沉积在圆管电极的表面。所以圆管电极又称集尘电极或沉淀电极）。经一定周期将集尘电极及电晕电极振打，就可使沉积在其上的尘粒振落到下面的灰仓4中，向外卸出。清除尘粒以后的净化空气，经收尘器顶部的排风口5排出。它的优点是：1收尘性能好，能捕集1m以下微细尘粒，并可获得较高收尘效率（98%)；2由于电场力直接作用在粉尘上，所以流体阻力小（一般不超过200Pa)，因而动力消耗少，维持费用低；3可以处理不同性质粉尘，如较高压强（达3kPa表压），较高温度（达500）,高湿度（达100%）以及有化学腐蚀性的气体；4处理大量气体，能适应广泛、快速变化着的进

57、气状况，可使电收尘器经常在最佳状况下运行，操作可自动化。缺点是：1要配置比较复杂的高压直流供电系统，设备笨重，初次投资费用高；2对粉尘电阻率有一定要求，一般低于104·cm或高于2x1010·cm时，收尘效率不高；3需要较高的管理技术水平，同时不适用于处理含尘浓度大的气体（一般不超过40g/m3），否则需在电收尘器前添置预处理装置除去粗颗粒。2、构造电收尘器主要工作部件为阳极板与阴极丝。“反电晕”现象随着粉尘愈积愈厚，粉尘表面上电荷就愈积愈多，则在集尘电极上的粉尘层两界面间的电位差逐渐升高，以致在这个靠近集尘电极的很窄的区域里，在充满气体的松散覆盖层孔隙中发生电击穿，随后气体在一些地方开始产生电离，形成电晕放电，电晕放电所产生的电子和负离子被吸向集尘电极，正离子被集尘电极排斥跑向空间，中和了附近的阴离子，这种在集尘电极上发生正电晕放电现象，称为“反电晕”（一）宽极距高电压型电收尘器优点（1）由于极距加宽，反电晕影