涡流空气分级机转笼及导风叶片结构改进的研究

论文摘要

涡流空气分级机作为一种重要的分级设备被广泛应用,但由于结构及其工艺的限制,分级后的粉体粒度分布范围宽,难以满足当今对粉体粒径小和分布范围窄的要求。近年来,对涡流空气分级机内流场特性的研究有了较大发展,为优化涡流空气分级机结构,实现窄级别的细粉分级提供了理论依据。本文对涡流空气分级机内转笼和导风叶片的结构进行了改进,运用专业流体分析软件Fluent对改进前后的涡流空气分级机内部流场进行了模拟,并对模拟结果做了对比分析,最后用物料实验验证了分析结果。转笼叶片采用流线型,使得转笼叶片间通道各处的横截面积相等,从而减小气流流动的压差阻力。模拟结果表明,转笼叶片间流场稳定,回流消失。将传统转笼等长叶片改进为长、短叶片的交错安装,利用Fluent软件对转笼改进前后的涡流空气分级机内部流场进行了数值模拟。结果表明：当转笼叶片的安装形式为长、短叶片交错安装时,在转笼高度方向上,进入转笼的气流速度波动减小；气流径向速度减小,切向速度增大。转笼外缘圆周上切向和径向的速度标准差减小,速度分布得到有效改善。当短、长叶片长度的比值为0.77时,转笼外缘圆周上的切向和径向速度分布均匀,叶片间流场稳定。物料实验结果表明叶片交错安装有利于提高分级精度和降低分级粒径。另外在转笼叶片外端安装扰动杆,有助于对物料的分散,但同时由于环形区的速度脉动增加,使得分级粒径增加。文中研究了将传统的直导风叶片改进为正弯曲导风叶片以及反弯曲导风叶片。模拟结果表明：将直导风叶片改进为正弯曲导风叶片后,环形区气流速度波动减小；转笼叶片间惯性漩涡强度减小；转笼外缘的气流速度分布均匀；涡流空气分级机内压降减小。氧化铝物料实验结果表明：将直导风叶片改进为正弯曲导风叶片有利于提高涡流空气分级机分级精度、降低分级粒径以及减小能量损失。物料对比实验与模拟结果相符。文中设计了一套窄级别两段涡流空气分级机分级系统,通过两台涡流空气分级机的串联,有效地对物料进行两段分级。氧化铝物料实验结果表明：分级后的氧化铝粒度分布范围为10μm以下。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 分级机简介
• 1.2 涡流空气分级机结构及工作原理
• 1.3 涡流空气分级机的特点
• 1.4 涡流空气分级机的几种类型
• 1.4.1 MS分级机
• 1.4.2 ATP分级机
• 1.4.3 Acucut分级机
• 1.5 涡流空气分级机的研究方法
• 1.6 涡流空气分级机的研究进展
• 1.7 涡流空气分级机发展方向
• 1.8 Fluent在涡流空气分级机研究上的应用
• 1.9 论文选题的立论、目的和意义
• 第二章 涡流空气分级机结构改进
• 2.1 转笼叶片形状研究
• 2.1.1 物理模型
• 2.1.2 转笼叶片间流场对比
• 2.2 转笼叶片安装形式设计
• 2.2.1 物理模型
• 2.2.2 改进前后转笼高度方向上入口气流速度分布对比
• 2.2.3 改进前后转笼外缘圆周上气流速度分布对比
• 2.2.4 改进前后转笼高度方向上气流轴向速度分布对比
• 2.2.5 交错叶片的安装形式
• 2.2.6 物料实验
• 2.3 转笼结构设计
• 2.3.1 设计模型与模拟条件
• 2.3.2 设计原理
• 2.3.3 模拟结果及分析
• 2.3.4 物料实验
• 2.4 导风叶片结构改进
• 2.4.1 弯曲导风叶片设计原理
• 2.4.2 物理模型和模拟条件
• 2.4.3 改进前后涡流空气分级机内环形区速度分布的对比
• 2.4.4 改进前后涡流空气分级机内转笼叶片间流场对比
• 2.4.5 改进前后涡流空气分级机转笼外缘入口气流速度分布对比
• 2.4.6 改进前后涡流空气分级内压力分布对比
• 2.4.7 物料实验
• 2.5 本章小结
• 第三章 窄级别两段涡流空气分级机分级系统设计
• 3.1 实验装置
• 3.2 分级原理
• 3.3 实验仪器
• 3.4 实验结果
• 3.5 本章小结
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 附件