機(jī)械專業(yè)外文文獻(xiàn)翻譯-外文翻譯--一種新型風(fēng)動(dòng)式選粉機(jī)對(duì)極細(xì)粉末分級(jí)的研究 中文版

《機(jī)械專業(yè)外文文獻(xiàn)翻譯-外文翻譯--一種新型風(fēng)動(dòng)式選粉機(jī)對(duì)極細(xì)粉末分級(jí)的研究 中文版》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)械專業(yè)外文文獻(xiàn)翻譯-外文翻譯--一種新型風(fēng)動(dòng)式選粉機(jī)對(duì)極細(xì)粉末分級(jí)的研究 中文版（15頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

一種新型風(fēng)動(dòng)式選粉機(jī)對(duì)極細(xì)粉末分級(jí)的研究 社河內(nèi) 敏彥， 森本 宏 摘 要 :近年來(lái) ,在極細(xì)粉末領(lǐng)域的需求很大 ,極細(xì)粉末被用在高級(jí)的材料上 ,例如 ,在業(yè)的電氣部分里。尤其，對(duì)極細(xì)粉末直徑的控制要求在提高。風(fēng)動(dòng)式極細(xì)粉末分級(jí)機(jī)、選粉機(jī)正是迎合這一要求的設(shè)備。但是沒(méi)有闡明在流體環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高性能的研究。在研究中，提出了一種新型的風(fēng)動(dòng)式極細(xì)粉末選粉機(jī)，并且通過(guò)帶有一組柵格和油點(diǎn)的可見(jiàn)的流體的方法和對(duì)氣體流速的測(cè)量把性能和流體環(huán)境聯(lián)系起來(lái)。 基于這些結(jié)果，這個(gè)新型選粉機(jī)將具有很大的渦流流動(dòng)速度 ,它 能夠精確地將極細(xì)粉末分選出來(lái)。 關(guān)鍵字： 料氣流；風(fēng)動(dòng)式選粉機(jī)；極細(xì)粉末；可見(jiàn)流體；速率分量 先進(jìn)的工業(yè)原料，諸如精細(xì)陶瓷，超導(dǎo)材料，磁性粉末，打印機(jī)用的墨粉等等，這些通常的形態(tài)都是細(xì)微的粉末。近年來(lái)，由于高速發(fā)展的 ，控制顆粒直徑的設(shè)備，如將細(xì)粉均化（粉碎機(jī)）然后排列有機(jī)或無(wú)機(jī)干材料的細(xì)微粉狀顆粒（選粉機(jī)），它們已經(jīng)從顆粒微米級(jí)徹底地轉(zhuǎn)變成亞微米級(jí)（在下文中，這被稱為極細(xì)粉末， 1微米或是更?。，F(xiàn)在，許多種的選粉機(jī)在商業(yè)上都是有用的。例如，旋風(fēng)式選粉機(jī)、反向氣流式選粉機(jī)和葉輪式選粉機(jī)， 這些選粉機(jī)被廣泛地用在粉末材料的制造過(guò)程中，盡管選粉機(jī)能在干燥的環(huán)境中分選出極細(xì)粉末并并且在工業(yè)領(lǐng)域沒(méi)有這樣的選粉機(jī)。 在這篇論文中，將介紹一種新型的風(fēng)動(dòng)式極細(xì)粉末選粉機(jī)（下文中稱為新型選粉機(jī)）。新型選粉機(jī)運(yùn)用一種新的渦流和滿足上面提到的設(shè)備?？梢韵胂笥幸粋€(gè)理想流場(chǎng)來(lái)為所有提供的細(xì)粉產(chǎn)生一個(gè)大的離心力，這個(gè)力能正確地將極細(xì)粉末分選出來(lái)。這個(gè)流體環(huán)境由可見(jiàn)和觀察的流動(dòng)，即氣流流速分量的測(cè)量和分選實(shí)驗(yàn)來(lái)證明。當(dāng)一個(gè)選粉機(jī)有高性能時(shí)在數(shù)量上理解流場(chǎng)是很重要的。另外，分選性能通過(guò)一個(gè)用一些如碳酸鈣二氧化鎢的 細(xì)小顆粒的實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)。所以，這個(gè)新型風(fēng)動(dòng)選粉機(jī)可以分選出亞微米級(jí)的極細(xì)粉末。 1 驗(yàn)的建立和程序 為了分選出極細(xì)粉末，在每一顆顆粒上施加一個(gè)大的離心力是很重要的。這種新型的選粉機(jī)有一個(gè)圓錐形的選粉區(qū)，并且大部分渦流流動(dòng)通過(guò)百葉窗口向上流動(dòng)，然后因?yàn)闇u流半徑變小所以切線方向速度迅速地增加。每一顆顆粒都能因?yàn)榍芯€方向很大的速度而得到大的離心力。這種新型選粉機(jī)不僅有非常高的選粉性能，而且有很高的喂料速度。通常細(xì)粉選粉機(jī)選粉性能很高，但是喂料速度就很低。 圖 1是風(fēng)動(dòng)式選粉機(jī)。這種選粉機(jī)只運(yùn)用渦流的流動(dòng)，在內(nèi)部并沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件。這種選粉機(jī)由一個(gè)分散區(qū) [i]、錐形選粉區(qū) [導(dǎo)向葉片區(qū) [成。粉狀物料進(jìn)入分散區(qū)，而空氣從外面通過(guò)導(dǎo)向葉片（下文中稱為百葉窗口）被導(dǎo)入，這些導(dǎo)向葉片高 207生一個(gè)渦流流動(dòng)。分散區(qū)有一個(gè)主噴嘴用來(lái)在直徑 12散噴嘴和分散錐。選粉區(qū)有一個(gè)角度β =20°的下表面，而同樣在選粉區(qū)的上表面的角度α =60°。此外，含有細(xì)粉的渦流空氣的出風(fēng)管的直徑 D=60在選粉區(qū)下表面的中央， 5粉的出口分布在外圈。分散錐設(shè)在選粉區(qū)的正上方 ,它能防止物料直接地流出去。 圖 1 極細(xì)粉末選粉機(jī) 2 圖 2是實(shí)驗(yàn)建立的示意圖?？諝猓ㄒ淮物L(fēng)）帶著細(xì)粉流動(dòng)，空氣（二次風(fēng)）流動(dòng)以分散顆粒而空氣（三次風(fēng)）被風(fēng)機(jī)從百葉窗口吹入，所有的空氣通過(guò)在外面的布袋收塵器過(guò)濾。圖 2 建立實(shí)驗(yàn) 選粉機(jī)的中軸可以看成 半徑為 圖 1）。一次風(fēng)夾帶著的顆粒在被二次風(fēng)很好地分散后從頂部沿 力方向，流入圓錐形的選粉區(qū)。三次風(fēng)通過(guò)均勻分布在底部外圍的百葉窗中間的通道方向一致地吹入選粉區(qū)。圓周 方向均勻地分布著 16片導(dǎo)向葉片（ 面），在百葉窗之間的寬度在 1到 7向葉片的安裝角度θ 以在 7°到 15°范圍內(nèi)變動(dòng)。風(fēng)從百葉窗之間的通道通過(guò)時(shí)便產(chǎn)生了渦流。一次風(fēng)、二次風(fēng)、三次風(fēng)的體積流量比為 7： 3： 90。那么，渦流在選粉區(qū)內(nèi)的流動(dòng)特性便取決于三次風(fēng)。 此外，在選粉區(qū)內(nèi)的渦流形成了一個(gè)三維的復(fù)合流動(dòng)區(qū)，這個(gè)區(qū)域里存在著離心力。當(dāng)渦流運(yùn)動(dòng)時(shí)，三次風(fēng)在圓錐半徑方向（向心）流動(dòng)，到了中心處風(fēng)變通過(guò)出風(fēng)口排出。另一方面，混合著物料的一次風(fēng)與渦流在 很好地被二次風(fēng)分散后一起從主噴嘴引入分散區(qū)。渦流的方向和在選粉區(qū)里的方向一致。被引入選粉區(qū)的物料在圓錐上部區(qū)域受到一個(gè)大的離心力作用，于是粗粉在半徑方向上被分離出來(lái)，然后通過(guò)底部 3 的排氣縫收集起來(lái)到達(dá)選粉區(qū)外部的斗倉(cāng)。在選粉區(qū)中央附近帶有極細(xì)粉末的遞減氣流從出風(fēng)口排出，然后由布袋收塵器收集細(xì)粉。 如圖 3是一個(gè)用來(lái)測(cè)量在選粉機(jī)內(nèi)速度分布的實(shí)驗(yàn)。一個(gè)直徑 1 300帶有一個(gè)直徑 選粉區(qū)內(nèi)它以正確的角度方向（ 入中心軸（ 在 x=105航計(jì)能沿著 以在 r和 平方向作為θ =0°，它以每 10°垂直地旋轉(zhuǎn)到θ =120°（總共 240°），壓力通過(guò)用水銀壓力計(jì)測(cè)量（如圖 2）。既然這樣，流如空氣的總量為 Q=量 )，百葉窗之間的通道的寬度以 ,5和 7每一個(gè)測(cè)量位置上流動(dòng)方向（上下的角度）通過(guò)壓力分布被計(jì)算出，而氣流速度通過(guò)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓力算出。每個(gè)速度分布的實(shí)驗(yàn)僅適用于一個(gè)單獨(dú)的階段，這時(shí)的氣流是不含細(xì)粉的。 圖 3 通過(guò)偏航計(jì) 測(cè)量速度 4 為了了解選粉機(jī)內(nèi)的流場(chǎng)，設(shè)置了“柵格組法”和“油滴法”來(lái)使流體可見(jiàn)化和便于觀測(cè)。 柵格組的形狀和毛簇如圖 4。這個(gè)結(jié)構(gòu)由Φ 簇由 153個(gè)金屬絲的節(jié)點(diǎn)處結(jié)合起來(lái)。這個(gè)結(jié)構(gòu)安裝在選粉區(qū)內(nèi) 簇柵格放置在透明丙烯酸脂制成的選粉機(jī)里，而這套實(shí)驗(yàn)只為氣流設(shè)置。通過(guò)水平和垂直方向可以觀察到毛簇柵格由于渦流影響的傾度和波動(dòng)，這些由一個(gè)攝象機(jī)記錄下來(lái)。 圖 4 通過(guò)柵格法使流動(dòng)可見(jiàn)化 5 選粉區(qū)半徑方向兩個(gè)位置（每 180°）上表面的 35個(gè)油點(diǎn)和 20個(gè)在下表面上的點(diǎn)用來(lái)發(fā)現(xiàn)流體在表面上的流向。在導(dǎo)向葉片處所有流入空氣的質(zhì)量流向 Q=均流入速度 8m/s（ 在做了僅適合空氣的實(shí)驗(yàn)之后油點(diǎn)的跡線就能觀察到了。在表面上的渦流流動(dòng)角度通過(guò)油點(diǎn)的跡線來(lái)測(cè)量。由占體積 液體石蠟、 亞麻子油、 油酸和 氧化鈦的混合物用作白色有色染劑。 選粉機(jī)的的 分選粒徑（分級(jí)點(diǎn)）近似地按如下方法計(jì)算。 圖 5是選粉原理的示意圖?？紤]到施加在供給到選粉區(qū)顆粒上變化的力，在特定的半徑方位上單獨(dú)一顆渦流顆粒運(yùn)動(dòng)的方程式如下： π /6 p /6 /8 (1) 圖 5 分級(jí)原理 6 顆粒的極限速度可以通過(guò)方程解出 . （ 1）如下（ ） 4(ρ Dp (3ρ ??????????????? (2) 此外，當(dāng)顆粒的雷諾數(shù) 托克斯 區(qū)域 時(shí)，因?yàn)?，顆粒的 德勞格 系數(shù)為 4/以(ρ ]/(18μ )???????????????????? (3) 既然切線速度為 Vt=(ρ (18μ )?????????? (4) 在選粉區(qū)內(nèi)的流動(dòng)呈現(xiàn)一個(gè)半自由的旋風(fēng)式的流動(dòng)。 ?????????????????????????????? (5) 然而通過(guò)實(shí)驗(yàn)，旋風(fēng)系數(shù) 因此，可以得到半徑 i） ???????????????????????? (6) 式中 θ 如果 Vt=k:坎寧安修正系數(shù)， k=由方程（ 4）和（ 6）得 (ρ i)(18μ )??????????? (7) 此時(shí)，通過(guò)導(dǎo)向葉片的渦流流動(dòng)沿著選粉區(qū)上表面上升，然后在選粉區(qū)中央的排風(fēng)口被排出。從方程（ 7）的計(jì)算結(jié)果通過(guò)雷諾應(yīng)力模型（ 到沿著上表面的流動(dòng)厚度大約為 t≒ 數(shù)， 道區(qū)域以 升速度以 示， φ Q/A = φ ?????????????????????????（ 8） 式中 φ為流動(dòng)分割比（≒ 在選粉區(qū)內(nèi)的細(xì)粉在離心力作用下在上表面產(chǎn)生旋渦，半徑速度 α φ A??????????????????????? (9) 施加在細(xì)粉上的離心力必須和德勞格力想平衡，當(dāng) 粒直徑 級(jí)點(diǎn)），它能由方程（ 7）和（ 9）表達(dá)，如下： [k(i)]× {[18μ φ S(]/[(ρ ? (10) 7 r=30上的表達(dá)式近似地說(shuō)明了選粉機(jī)分選粒徑 面會(huì)通過(guò)在更多細(xì)節(jié)上與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較來(lái)論述這個(gè)結(jié)果。 圖 6是向下的渦流流動(dòng)的偏轉(zhuǎn)角度θ，它為正數(shù)，一個(gè)特定半徑處 x=105s而 、 3、 5和 7從中心 (r=0處 )呈放射狀散開(kāi)時(shí)偏轉(zhuǎn)角度大約從+20° (r=10變化到 (r=60。在選粉區(qū)內(nèi)上表面中心附近的偏轉(zhuǎn)流動(dòng)逐漸地上升。此外，靠近中心（ r<10偏轉(zhuǎn)角度隨著 圖 6 渦流流動(dòng)的偏轉(zhuǎn)角度 圖 7是在相同條件下的切線速度 線速度迅速地從中心（ r=0）向半徑方向增加，然后當(dāng)接近選粉區(qū)上表面，在 r/D≒ =60數(shù)）。剖面如下所示： （ 0≦ r/D≈＜ ????????????????????（ 11） ( r/D,n≒ ?????????????? (12) 8 圖 7 切線方向的分速度 完全符合蘭金組合旋渦模型，它在中心區(qū)域有一個(gè)強(qiáng)制旋風(fēng)，在外部有一個(gè)半自由旋風(fēng)。所有完全被分散的細(xì)粉顆粒一旦從主噴嘴流入選粉機(jī)便立即受到一個(gè)由渦流流動(dòng)產(chǎn)生的大的離心力的作用。 粗粉顆粒在水平方向被離心力分離出來(lái)，而細(xì)粉在通過(guò)遞減流動(dòng)區(qū)之后從出口流出，這個(gè)區(qū)域在靠近選粉區(qū)中央有最大切線速度。 圖 8是從水平方向觀察到的毛簇柵格的偏轉(zhuǎn)。在上表面上靠近邊界層的毛簇從θ0°向上偏轉(zhuǎn)到 25°，然后可知?dú)饬饕詼u流形式上升。向著靠近邊界層選粉區(qū)上表面中心流動(dòng)的氣流從出風(fēng)口排出，此時(shí)在分散錐上部它已經(jīng)在旋轉(zhuǎn)偏斜之后降低渦流。另一方面，在從中央的內(nèi)壁分離出來(lái)的區(qū)域里的柵格幾乎定向在水平方向，也存在著只有切線方向速度而幾乎沒(méi)有垂直方向速度的流動(dòng)。 9 圖 8 上表面附近毛簇的偏轉(zhuǎn)（ Q= 圖 9是在下表面的邊界層附近的毛簇柵格的性質(zhì)。毛簇在半徑方向上只在θ0~35°內(nèi)從切線方向在每一個(gè)半徑位置偏轉(zhuǎn)。在下表面邊界層附近有著向選粉區(qū)中心的流動(dòng)。通過(guò)以上提及 的原因，可以定性地知道通過(guò)百葉窗流入選粉區(qū)的流動(dòng)在上表面和下表面邊界層附近呈一個(gè)放射狀的流動(dòng)，而在另一區(qū)域，流動(dòng)大多是切線方向的。 10 圖 9 下表面附近毛簇的偏轉(zhuǎn)（ Q= 圖 10（ a）是油點(diǎn)的跡線，從底部向上看，這條跡線在內(nèi)壁的上表面上成半圓弧。由于照片的局限，有一部分是看不見(jiàn)的，圖 10（ b）是在下表面的跡線。圖 11是向著油點(diǎn)跡線中心的角度θ d，它能在二維平面測(cè)量出來(lái)。在上表面的流動(dòng)以向中心大約10°的角度渦旋向上到達(dá)分散錐的頂點(diǎn)。渦流角度在半徑約為 30~40不多在分散錐處）暫時(shí)減小，然后可以說(shuō)在油點(diǎn)上有一個(gè)非?？斓臏u流速度的區(qū)域，而這個(gè)區(qū)域里有很大的離心力。朝分散錐運(yùn)動(dòng)的渦流的距離非常的長(zhǎng)，因?yàn)樯媳砻娴膬A斜角度α較大和向上渦旋流動(dòng)的角度θ 一方面，在下表面上的流動(dòng)當(dāng)半徑變小時(shí)以一個(gè)更加大的角度被吸入出風(fēng)口。在選粉區(qū)內(nèi)靠近上表面和下表面的邊界層的流動(dòng)的渦旋角度截然不同，而在上表面，上升渦旋流動(dòng)有一個(gè)比在下表面上的更小的半徑方向的速度。此外，通過(guò)數(shù)學(xué)分析，因?yàn)橥ㄟ^(guò)百葉窗到上表面與到下表面的流動(dòng)的分割比為 8： 12，這可以理解為在上表 面靠近邊界層向上的渦流大多半徑方向的速度是很小的。 11 圖 10 油點(diǎn)跡線（ Q= a）上表面 （ b）下表面 圖 11 油點(diǎn)的渦流調(diào)度（ Q= 12 為了確定這個(gè)新型選粉機(jī)的選粉能力，實(shí)驗(yàn)條件是所有流入空氣的總量Q==常數(shù)），物料分別為 10kg/h(碳酸鈣（ρp= 5kg/h(酸鋇（ρp=6kg/h(化鈦（ρ p=經(jīng)過(guò)選粉，粗粉和細(xì)粉分別地被收集出來(lái)。分選出的樣品粒徑由粒徑分析儀“ (出來(lái)。 碳酸鈣、鈦酸鋇、氧化鈦的計(jì)算結(jié)果分別如圖 12~14所示。通常，選粉性能用敏銳指數(shù)η =個(gè)指數(shù)通過(guò)部分分離效率統(tǒng)計(jì)表（特龍普曲線）得到。由于鈦酸鋇和氧化鈦的敏銳指數(shù)分別為η =小于 在選粉中是允許的。另外，碳酸鈣和氧化鈦的分選粒徑分別為 m，它們的值都很小。通常，顆粒越小則它們就越難被精確地分級(jí)出來(lái)，而細(xì)粉中最大直徑顆粒就相當(dāng)于把粗粉混入細(xì)粉里，影響細(xì)粉的質(zhì)量。 圖 12 碳酸鈣的分級(jí) 13 圖 13 鈦酸鋇的分級(jí) 圖 14 氧化鈦的分級(jí) 但是，既然這樣，細(xì)粉中顆粒最大的直徑也比 為敏銳指數(shù)和分選粒徑都很小，可以說(shuō)這個(gè)選粉機(jī)的表現(xiàn)還是不錯(cuò)的。 碳酸鈣、鈦酸鋇、氧化鈦的分選粒徑分別是 m，這些數(shù)據(jù)由近似理論方程（ 10）得到，與實(shí)驗(yàn)得到的 似理論可以很好地表達(dá)實(shí)驗(yàn)得到的分選粒徑。 人們?cè)O(shè)計(jì)出一種新型的風(fēng)動(dòng)式極細(xì)粉末選粉機(jī)，它的選粉性能通過(guò)流動(dòng)的可見(jiàn)化和速度分量的測(cè)量來(lái)確定。主要計(jì)算結(jié)果如下： （ 1）通過(guò)百葉窗被引入選粉區(qū)的氣流，被分成在上表面和下表面上流動(dòng)的兩股，剛引入的氣流在分散錐底部圓周分散得很均勻。上升氣流沿著上表面渦旋上升，然后在到達(dá)分散錐頂部后從出風(fēng)口排出。 （ 2）在選粉區(qū)里靠近中央的遞減氣流形成了最大的渦流速度（最大切線方向速度）。 （ 3）這種新 型的風(fēng)動(dòng)式極細(xì)粉末選粉機(jī)能夠非常精準(zhǔn)地分選極細(xì)粉末。例如， 14 碳酸鈣、鈦酸鋇、氧化鈦分別以喂料速度 20， h(的敏銳指數(shù)η =選粒徑 m。 （ 4）分選粒徑的近似理論可以很好地表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 主要符號(hào) 德勞格系數(shù) 粒徑 分選粒徑 (分級(jí)點(diǎn) )[μ m] 氣流中細(xì)粉的喂料質(zhì)量流量 顆粒的雷諾數(shù) [=ρ ] r 半徑方向坐標(biāo) u 氣流中顆粒的相對(duì)速度 [cm/s] t 分別為渦流的半徑和切線方向速度 [cm/s] 在半徑方向上顆粒的極限速度 在選粉區(qū)上表面氣流的上升速度 [cm/s] 在百葉窗通道之間的寬度 [x 中心軸方向的坐標(biāo)（見(jiàn)圖 1） α，β 分別為選粉區(qū)內(nèi)上表面和下表面的偏轉(zhuǎn)角度 [° ] θ i 百葉窗的安裝角度 [° ] θ 在選粉區(qū)內(nèi)上表面毛簇的傾斜角度 [° ] θ 在選粉區(qū)內(nèi)下表面毛簇的傾斜角度 [° ] θ d 油點(diǎn)跡線的切線角度 [° ] μ 流體的黏度 [g/cm s] ρ ,ρ p 分別為流體和顆粒的密度 [g/φ 從百葉窗進(jìn)入的流體的分配速度 ω 角速度 [s]