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國內(nèi)外對于立式磨機腔內(nèi)粉體輸運的研究
2020-02-26 10:40
立式磨磨腔內(nèi)的粉體輸運及分離技術(shù)決定了立式磨的生產(chǎn)效率，關(guān)系到整個粉體制造行業(yè)的發(fā)展壯大與興衰。20世紀末，國內(nèi)外專家學者運用快速發(fā)展的粉體輸運分離理論，利用信息技術(shù)和大型計算機首先分別在旋風分離器和煤粉選粉機中進行粉體分離氣固兩相流研究并取得巨大成功。
國外技術(shù)發(fā)展，隨著信息技術(shù)的發(fā)展和新理論的產(chǎn)生，1982年旋風分離器氣相流場仿真研究先借助近似雷諾應力方程，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際會議，使理論的深入研究與工業(yè)生產(chǎn)的結(jié)合越來越廣泛，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。通過長時間的研究，采用Mothes-Loffler模型，發(fā)現(xiàn)了旋風分離器排氣管下口的短路流和內(nèi)部腔內(nèi)的偏心流，極大地影響了機器的分離效率。
研究分析氣固輸運于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)下氣固輸運的流型圖，推動了顆粒輸運研究的發(fā)展。
2010年，采用標準k-ε湍流模型和DPM離散相模型對MPS煤磨進行了氣固兩相流耦合數(shù)值模擬研究。剖析了磨內(nèi)混合氣體流場的各種基本物理量，例如：流場內(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)混合氣流的運動規(guī)律，并為工藝參數(shù)的改進和腔內(nèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提供客觀理論依據(jù)。
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國內(nèi)方面，2006年，北京科技大學的研究人員利用CFD理論對立式行星磨磨腔內(nèi)三維流場模型進行了數(shù)值仿真研究，揭示了磨料在腔內(nèi)的運動規(guī)律，認為由于磨輥的運動造成了磨腔上下部的壓力差，從而形成物料的對流，磨輥周圍速度場分布不均勻，容易形成渦流場。
2011年濟南大學利用Fluent模擬了立式磨磨腔內(nèi)部噴口環(huán)不同進風角度下流場運動情況，認為在進風量不變情況下導風板處進風角度較小時磨腔內(nèi)混合氣流運動良好，提高了輸送和選粉效率。
2011年武漢理工大學利用Fluent的DPM模型分析了立磨內(nèi)部流場的動力學特性，通過數(shù)據(jù)后處理，結(jié)合生產(chǎn)條件和工藝參數(shù)對磨腔內(nèi)的混合氣流進行了速度、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)大學首先分析了立磨腔內(nèi)氣體相的流場規(guī)律，然后又分析了氣固耦合兩相流場的運動，得出立磨腔內(nèi)混合流場的分布規(guī)律，并優(yōu)化了氣體入射角度。認為在磨輥周圍形成了許多渦流場，渦流的存在阻礙了粉體的輸運，但是有利于氣體與固體顆粒之間的耦合，有利于物料的初級分離；氣體入射角為30º比較有利于氣固耦合和物料初級分離并且磨腔內(nèi)壓差合理。
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2012年西南科技大采用CFD三維數(shù)值模擬技術(shù)對比分析多種轉(zhuǎn)籠分別在不同進風量情況下的選粉機內(nèi)部流場，認為轉(zhuǎn)籠轉(zhuǎn)動速度和其進風量是影響選粉機流場的關(guān)鍵因素，一定的轉(zhuǎn)速要有合理的進風量，才能提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高選粉率。并對SMG5500型立式磨選粉機進行了定量分析：55r/min的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時，5500m3/min的系統(tǒng)進風量為該立式磨工藝參數(shù)。進而設(shè)計了一種可以改變氣流速度的導流圈，改善了選粉機分級室內(nèi)的流場速度過低現(xiàn)象，并通過CFD數(shù)值模擬認為當導流圈α為60º時，絕大多數(shù)成品能夠迅速進入分級室，室內(nèi)壓阻變小，成品在室內(nèi)停留時間較短，分級效率迅速提高，選粉性能有效提升。
2012年有關(guān)人員研究了選粉機不同葉片結(jié)構(gòu)對分級區(qū)速度場的影響，認為磨腔內(nèi)速度梯度變化過大是引起選粉機工作效率與精度降低的關(guān)鍵因素，進而進行了選粉機轉(zhuǎn)籠葉片的改造實驗，認為：轉(zhuǎn)籠的葉片為Z形結(jié)構(gòu)時相對于直葉片結(jié)構(gòu)，立式磨選粉機產(chǎn)量提高了15t/h，且0.08mm顆粒的篩余降低了10%。
2012年針對某型號立式磨選粉機，選用Fluent軟件仿真模擬了分級環(huán)多種間距下的模型流場，觀察比較剖析了速度場、壓力場等云圖在不同間距下流場的特征，發(fā)現(xiàn)過小的分級環(huán)間距，產(chǎn)品跑粗現(xiàn)象較突出；當分級環(huán)間距過大時，合格成品進入轉(zhuǎn)籠不方便，這增大了選粉機的循環(huán)負荷，出現(xiàn)回粉、過粉現(xiàn)象；綜合分析表明該型號立式磨選粉機分級環(huán)合理的間距為110mm左右，能夠使該型號立磨選粉機的分級選粉性能達到理想狀態(tài)。
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