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要聞

一文了解渦流空氣分級機

中國粉體網 2019/7/22 08:38:39 點擊 994 次

導讀 一文了解渦流空氣分級機。

中國粉體網訊  按作用于粉體顆粒的流體介質不同,可將分級分為干式和濕式分級。濕式分級是以液體為分散介質。與干式分級相比,濕式分級的難題在于分級后的產品是以懸浮液形式存在,這就需要將液體和固體顆粒再次進行分離。因這一后處理過程較復雜,在一定程度上制約了濕式分級的工業化應用。干式分級通常為氣流分級,是目前發展較快的分級方法。


氣流分級機的發展經歷了三個階段,分別是:離心式分級機(第一代),旋風式分級機(第二代)以及渦流式分級機(第三代)。


1.渦流空氣分級機分級原理與特點


渦流分級機主要由4部分組成:錐形進料斗和散料盤;一二次進風的蝸殼形旋風筒內,垂直裝有一組氣體導流葉片;分級轉子和殼體;傳動系統由電機、減速機及主軸等組成。


 

渦流空氣分級機的示意圖


分級機理


氣流從兩個平行對稱的進風口切向進入分級機的蝸殼中,并沿螺旋形蝸殼經環形安置的導風葉片進入轉籠外邊緣和導風片內邊緣之間的環形區。由于風機的抽吸作用,在轉籠中心形成負壓,使進入該環形區的氣流除具有切向速度外,還具有指向軸心的徑向速度。這股氣流將絕大部分進入轉籠,并在轉籠中心處作90o轉彎沿軸向折向排出管流出。


待分級的物料經上部喂料口撒落到撒料盤上經分散后,在重力的作用下進入到環形區,隨氣流被負壓抽吸帶到轉籠外邊緣附近,此時物料顆粒同時受到氣流切向分速度給予的離心力和氣流徑向分速度給予的向心曳力的作用,在這二力的平衡下,物料產生分級。細顆粒隨氣流排出,經集粉器收集,粗顆粒與蝸殼壁相碰后,一邊旋轉一邊下降落入底部的錐形排料斗排出。


 

物料顆粒在環形區的受力分析


渦流空氣分級機的優良特性:


分級區形成均勻的水平旋流,為分級提供有利力場

氣固兩相均勻混合,物料分散性高

粉體處理量大,細粉產率高

操作參數易調節


渦流空氣分級機是建材、礦物加工、化工、糧食加工、食品、醫藥等行業粉體制備系統中非常重要的設備之一。


2.渦流空氣分級機的分類及性能


渦流空氣分級機是采用水平渦流作為顆粒分散和分級手段,然后采用高速旋轉的籠形轉子分選。根據自身特點可按表2-1分類。


表2-1 渦流空氣分級機的分類及性能

 


2.1 ACUCUT型分級機


 

ACUCUT型分級機


特點:分級精度高,切割粒徑可小于1μm,分級粒徑通過調整轉子轉速來實現。最大處理量達1t/h。此種分級的切割粒徑為0.5~60μm,分級精度為d75/d25為1.3~1.7,轉子轉速為5000~7000r/min,粉體處理量為0.5~2000kg/h。


2.2 MSS分級機


MS型分級機是日本細川公司的標準型,分級粒徑在5~150μm之間。MSS型分級機是MS型的改進型。


 

MSS分級機


特點:分級粒度細,可在1~2μm范圍內進行分級;分級精度高,粒度分布窄;分級粒度范圍在2~30μm。其分級處理能力為50~1500kg/h,空氣量為15~150m3/min,轉子轉速為800~2300r/min,在高的轉子轉速下可使d97<2μm。


2.3 ATP型分級機



該機由德國Alpine公司研制生產,為一種葉輪轉子式分級機。分級葉輪水平安裝于分級機頂部。被分級的物料先經過預選區,使顆粒完全分散然后再通過分級輪分選。故由該分級機得到的產品收率比其它同類產品高得多。該機通常與流化床式氣流磨或輪碾粉碎機等聯合使用,為了克服葉輪轉速太高所導致的生產能力下降問題,可將多個小直徑分級葉輪并聯。水平安裝于分級機或粉碎機頂部,以提高生產能力并確保獲得較細產品。


 


在此基礎上,國內粉體設備廠商開發了類似產品,如上?;瘷C三廠的 FYW 和 FQZ 型分級機、沈陽飛機研究所粉體公司的 FJJ 型分級機等。


2.4 MPS分級機


 

1.轉軸;2.細粉出口;3.分級葉輪;4.圓柱型殼體;5.氣流分布錐;6.二次氣流入口;7.可調管;8.給料管;9.粗粒出口

MPS分級機


特點:分級物料范圍廣,在2~14μm之間任意調整分級點;適合于纖維狀、薄片狀、球狀、似球狀、塊狀、管狀等各種干法微細分級;分級精度高,產品粒度分布狹窄,可與各種干式分級設備配套使用。


2.5 O-Sepa分級機


O-Sepa分級機較離心、旋風式前二代分級機,在分級理論上有所突破。它采用平面渦流分級理論。待分級的物料顆粒處于平面渦流場中,顆粒受力的大小、方向一致,力場均勻穩定,顆粒間無干擾。同時細粉的收集采用組合式袋式收塵系統,分離效率高,因此,O-Sepa分級機分級效率較高。


 


在 O-Sepa 分級機基礎上,國內外學者相繼開發了各具特點的高效分級機,如 LHC 型立輪式分級機,德國 Christian Pfeifer 公司推出的 SLV 型立輪式分級機。


3.影響渦流空氣分級機分級性能的操作條件


影響渦流分級機分級精度和分級效率的主要結構因素包括轉子葉片、導向葉片以及物料分散裝置等。而對于一個結構確定的渦流空氣分級機,最重要的操作參數包括三個方面:進料速度、轉籠速度以及風量。


3.1進料速度


進料速度是指單位時間內進入到渦流空氣分級機中物料量。其值的大小決定了分級機的粉體處理量和產量,而且也是影響分級機分級性能最重要的因素之一。從節能角度講,應盡量增大進料速度,即增加處理量和產量。但在分級過程中,當其它操作參數不變時,隨著進料速度的增加,分級效率和分級精度下降。這是因為當進料速度增加,分級機內固體顆粒濃度(單位風量中的物料量)增大時,粗細顆粒之間的碰撞、團聚現象加劇,導致物料分散性變差,粗、細顆粒相互混雜增加。因此在渦流空氣分級機選型和操作時不能單純以增大處理量為目的,而應考慮在氣流介質中適宜的顆粒濃度。


3.2轉籠轉速


轉籠轉速雖然對分級性能有很大的影響,但轉速的提高也不是無止境的,首先它受到機械本身的限制,轉速太高對設備的加工和運轉都會帶來問題。其次,從流場對分級性能的影響來看,當轉籠轉速升高達到某一轉速范圍時,會使葉片間流場的湍流度增大,顆粒的分級受到影響,分級效率下降。因而在實際分級過程中,必須根據模型實驗和具體工況,綜合考慮,而不是簡單地增加轉速以達到超細分級目的。


3.3風量


風量是指單位時間內由兩側進風口進入到分級機中的空氣量。它也是渦流空氣分級機操作中重要的工藝參數之一。一方面,風量的大小直接影響分級粒徑的大小。由分級機理可知:當風量增大時,氣流給顆粒的粘滯力就越大,部分粗粉物料可能被帶到細粉中,細粉的粒度就會增大,導致分級粒徑增加。所以從這一角度考慮,往往不希望增大風量。但另一方面,風量的大小還決定了氣流承載物料的能力,如果風量太小,則氣流不能在分級區域內產生足夠的負壓,不利于細粉的迅速排出,也影響渦流空氣分級機的產量和分級效果。


綜上所述,渦流空氣分級機的風量必須要選取一個最佳值,并且要與轉速配合以達到好的分級效果。從分級的實際過程看,最好是在風量和轉速都較高的情況下進行分級。因為風量太小不利于物料的輸送,而轉速太小又不能分離出微細顆粒。


參考資料:

馮永國.渦流空氣分級機結構與分級性能研究

楊慶良.渦流空氣分級機流場的數值模擬與測量研究

孫樹峰.渦流空氣分級機分級特性研究


(中國粉體網編輯整理/三昧)

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