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气流粉碎工艺参数的研究

1018 人参与  2021年06月29日 09:36  分类 : 气流粉碎机资讯  评论

气流粉碎工艺参数的研究

气流粉碎机的参数研究包括几何参数和工艺参数。几何参数包括喷嘴直径、喷嘴与喷嘴(或靶)间的轴向距离、粉碎室直径等,工艺参数主要包括:原料初始粒度、分级轮频率、工质压力(气流速度)、引射压力(进料速度)等。

1.2.2.1气流速度效应分析

气流速度即为空压机所输送的气体通过喷嘴进入粉碎室时的速度。设在高速气流中运动的颗粒,其质量为m,高速气流赋予它的运动速度为w,则该颗粒所具有的动能为:E=0.5mw2。动能E只有一部分用于物料颗粒的粉碎上,这部分的动能记为△E。当物料颗粒对着冲击板或对着正在运动的其它颗粒发生冲击碰撞时,这部分能量用下式表示:

image.png  7-1

式中,wi——发生冲击碰撞时颗粒所具有的速度;

ε——冲击碰撞后颗粒速度的恢复系数,ε<1

假设脆硬性的物料颗粒是绝对弹性体,则颗粒冲击破坏所需的功,可以表示为:

image.png7-2

式中,σ——物料的强度极限;

E ——物料的弹性模量;

ρ——物料的密度;

m ——颗粒的质量。

显然,为了使物料颗粒发生粉碎,必要的条是:

image.png

便可以求出使颗粒发生粉碎所必需的冲击速度wi

image.png 7-3

由此可知,为了达到超微粉碎的目的,气流粉碎的气流必须具有很高的速度,才能产生很大的能量[7言仿雷.超微气流粉碎技术[J].材料科学与工程,2000184):145-149]因此提高喷嘴的气流速度,对提高物料粉碎效果、粉碎效率是有利的[杨云川,李国康. 超细粉体气流粉碎技术探析[J]. 化工矿物与加工,2002(6):23-25] [王工,汪英. 气流粉碎装置粉碎效能分析[J].沈阳工业大学学报,2005272):238-240]。但是,如果过高地追求高速度,则要增加能耗。同时,根据陆厚根、李凤生[陆厚根. 粉体技术导论[M]. 上海:同济大学出版社,1998;李凤生. 特种超细粉体制备技术及应用[M]. 北京:国防工业出版社,2002]的研究,当气流速度高到某一值时,粉碎效率不但不再上升反而呈下降趋势。因此,单纯提高气流速度对能源消耗、粉碎效率等也是不利的。

陈海焱、Arnaud Picot等的研究表明:工质压力提高使颗粒获得的动能增加,碰撞能量增加,产品粒度更细。但是工质压力增加到某一值时,粒度减少的趋势变缓。这是因为喷嘴气流速度与工质压力并非线性关系,当工质压力超过一定值时,打破了喷嘴前后的压力比,在粉碎室产生激波,气相穿过激波时速度下降而固相速度几乎不变,气固相的速度差导致固相撞击速度下降而影响了粉碎效果[陈海焱,王成端.超音速流化床气流磨系统参数的研究[J]. 化工矿物与矿工,2001(4)4-7Arnaud PicotChristophe Lacroix. Effect of Micronization on Viability and Thermotolerance of  Probiotic Freeze-dried Cultures[J]. International Dairy Journal200313(6)455-462]。因此,工质压力应有一个最优值。

Rudinger认为,气流粉碎过程中,颗粒浓度越高,加速过程中能量损失会更少。要使颗粒有效地粉碎,碰撞时的速度必须足够高,即使在高颗粒浓度下,也可以通过提高喷嘴的压力而使颗粒加速,但是,压力不能无限地增大,因为随着压力的增加,压缩机的能耗将以非线性的方式快速地增加[18Rudinger G.. Fundamentals of gas-particle flow[J].Handbook of Powder Technology,1980:1-75]


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