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國(guó)內(nèi)外對(duì)于立式磨機(jī)腔內(nèi)粉體輸運(yùn)的研究
2020-02-26 10:40
立式磨磨腔內(nèi)的粉體輸運(yùn)及分離技術(shù)決定了立式磨的生產(chǎn)效率,關(guān)系到整個(gè)粉體制造行業(yè)的發(fā)展壯大與興衰。20世紀(jì)末,國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者運(yùn)用快速發(fā)展的粉體輸運(yùn)分離理論,利用信息技術(shù)和大型計(jì)算機(jī)首先分別在旋風(fēng)分離器和煤粉選粉機(jī)中進(jìn)行粉體分離氣固兩相流研究并取得巨大成功。
國(guó)外技術(shù)發(fā)展,隨著信息技術(shù)的發(fā)展和新理論的產(chǎn)生,1982年旋風(fēng)分離器氣相流場(chǎng)仿真研究先借助近似雷諾應(yīng)力方程,提出了湍流模型,并依據(jù)多年研究分析總結(jié)于四年后發(fā)表了混合模型(MixtureModel)論述。1985年成功舉行了首先屆多相流國(guó)際會(huì)議,使理論的深入研究與工業(yè)生產(chǎn)的結(jié)合越來(lái)越廣泛,從此以后工業(yè)分離器分離效率如何提高成為研究的重點(diǎn)。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究,采用Mothes-Loffler模型,發(fā)現(xiàn)了旋風(fēng)分離器排氣管下口的短路流和內(nèi)部腔內(nèi)的偏心流,極大地影響了機(jī)器的分離效率。
研究分析氣固輸運(yùn)于1995年發(fā)表了描述固體顆粒被氣體攜帶輸送和流體狀態(tài)下氣固輸運(yùn)的流型圖,推動(dòng)了顆粒輸運(yùn)研究的發(fā)展。
2010年,采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型和DPM離散相模型對(duì)MPS煤磨進(jìn)行了氣固兩相流耦合數(shù)值模擬研究。剖析了磨內(nèi)混合氣體流場(chǎng)的各種基本物理量,例如:流場(chǎng)內(nèi)的氣體速度、粒子軌跡、溫度分布及各截面的物理量的云圖、離散相的軌跡,揭示了煤磨腔內(nèi)混合氣流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,并為工藝參數(shù)的改進(jìn)和腔內(nèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提供客觀(guān)理論依據(jù)。
國(guó)內(nèi)方面,2006年,北京科技大學(xué)的研究人員利用CFD理論對(duì)立式行星磨磨腔內(nèi)三維流場(chǎng)模型進(jìn)行了數(shù)值仿真研究,揭示了磨料在腔內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,認(rèn)為由于磨輥的運(yùn)動(dòng)造成了磨腔上下部的壓力差,從而形成物料的對(duì)流,磨輥周?chē)俣葓?chǎng)分布不均勻,容易形成渦流場(chǎng)。
2011年濟(jì)南大學(xué)利用Fluent模擬了立式磨磨腔內(nèi)部噴口環(huán)不同進(jìn)風(fēng)角度下流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)情況,認(rèn)為在進(jìn)風(fēng)量不變情況下導(dǎo)風(fēng)板處進(jìn)風(fēng)角度較小時(shí)磨腔內(nèi)混合氣流運(yùn)動(dòng)良好,提高了輸送和選粉效率。
2011年武漢理工大學(xué)利用Fluent的DPM模型分析了立磨內(nèi)部流場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)特性,通過(guò)數(shù)據(jù)后處理,結(jié)合生產(chǎn)條件和工藝參數(shù)對(duì)磨腔內(nèi)的混合氣流進(jìn)行了速度、粒子軌跡和溫度等要素的討論和分析,總結(jié)了一定的規(guī)律,依據(jù)流體力學(xué)理論為立式磨腔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了可靠技術(shù)支撐。
2012年河北工業(yè)大學(xué)首先分析了立磨腔內(nèi)氣體相的流場(chǎng)規(guī)律,然后又分析了氣固耦合兩相流場(chǎng)的運(yùn)動(dòng),得出立磨腔內(nèi)混合流場(chǎng)的分布規(guī)律,并優(yōu)化了氣體入射角度。認(rèn)為在磨輥周?chē)纬闪嗽S多渦流場(chǎng),渦流的存在阻礙了粉體的輸運(yùn),但是有利于氣體與固體顆粒之間的耦合,有利于物料的初級(jí)分離;氣體入射角為30º比較有利于氣固耦合和物料初級(jí)分離并且磨腔內(nèi)壓差合理。
2012年西南科技大采用CFD三維數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)比分析多種轉(zhuǎn)籠分別在不同進(jìn)風(fēng)量情況下的選粉機(jī)內(nèi)部流場(chǎng),認(rèn)為轉(zhuǎn)籠轉(zhuǎn)動(dòng)速度和其進(jìn)風(fēng)量是影響選粉機(jī)流場(chǎng)的關(guān)鍵因素,一定的轉(zhuǎn)速要有合理的進(jìn)風(fēng)量,才能提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,提高選粉率。并對(duì)SMG5500型立式磨選粉機(jī)進(jìn)行了定量分析:55r/min的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí),5500m3/min的系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)量為該立式磨工藝參數(shù)。進(jìn)而設(shè)計(jì)了一種可以改變氣流速度的導(dǎo)流圈,改善了選粉機(jī)分級(jí)室內(nèi)的流場(chǎng)速度過(guò)低現(xiàn)象,并通過(guò)CFD數(shù)值模擬認(rèn)為當(dāng)導(dǎo)流圈α為60º時(shí),絕大多數(shù)成品能夠迅速進(jìn)入分級(jí)室,室內(nèi)壓阻變小,成品在室內(nèi)停留時(shí)間較短,分級(jí)效率迅速提高,選粉性能有效提升。
2012年有關(guān)人員研究了選粉機(jī)不同葉片結(jié)構(gòu)對(duì)分級(jí)區(qū)速度場(chǎng)的影響,認(rèn)為磨腔內(nèi)速度梯度變化過(guò)大是引起選粉機(jī)工作效率與精度降低的關(guān)鍵因素,進(jìn)而進(jìn)行了選粉機(jī)轉(zhuǎn)籠葉片的改造實(shí)驗(yàn),認(rèn)為:轉(zhuǎn)籠的葉片為Z形結(jié)構(gòu)時(shí)相對(duì)于直葉片結(jié)構(gòu),立式磨選粉機(jī)產(chǎn)量提高了15t/h,且0.08mm顆粒的篩余降低了10%。
2012年針對(duì)某型號(hào)立式磨選粉機(jī),選用Fluent軟件仿真模擬了分級(jí)環(huán)多種間距下的模型流場(chǎng),觀(guān)察比較剖析了速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)等云圖在不同間距下流場(chǎng)的特征,發(fā)現(xiàn)過(guò)小的分級(jí)環(huán)間距,產(chǎn)品跑粗現(xiàn)象較突出;當(dāng)分級(jí)環(huán)間距過(guò)大時(shí),合格成品進(jìn)入轉(zhuǎn)籠不方便,這增大了選粉機(jī)的循環(huán)負(fù)荷,出現(xiàn)回粉、過(guò)粉現(xiàn)象;綜合分析表明該型號(hào)立式磨選粉機(jī)分級(jí)環(huán)合理的間距為110mm左右,能夠使該型號(hào)立磨選粉機(jī)的分級(jí)選粉性能達(dá)到理想狀態(tài)。
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