用旋风分离器进行微细粉分级的可行性山东建材学院 陶珍东 郑少华 根据流体力学理论分析阐述了利用改进旋风分离器进行微细粉分级的可行性。 充分的预分散和良好的预分级对提高旋风分离器的分级精度和分级效率非常重要。 关键词 旋风分离器 微粉分级1 前言 旋风分离器作为气固分离设备早已应用于许多工业。 近年来 , 又重新引起人们的研究兴趣。 作为分离器 , 其结构形式、 分离机理以及流场分析等方面的研究已进入了新的阶段 , 许多经验公式在流体力学、 几何结构学及相似理论等指导下得到了不断完善。 近几年的分级研究表明 , 利用旋风分离器进行微细粉体的分级既具有可能性又具有可行性。 众所周知 , 旋风分离器具有无运动部件、 工作稳定可靠、 造价低、 维修方便等优点 , 如果能将其用于微细粉体的分级 , 无疑将为分级机的开发研究和旋风分离器的应用开辟一个新的天地。 本文拟从旋风分离器结构改进出发 , 阐述分析其用于微细粉分级的可行性。2 理论分析 以前的许多研究提出 , 旋风分离器对于细颗粒的分离效率较低 , 因而难以有效地进行微细颗粒的分级。 其原因主要在于: ( 1) 在正常气流速度 (一般视入口气流速度上限为 20m /s)时 , 气流产生的离心场作用力较弱 , 不足以将微细颗粒与气流分离开来; ( 2) 气流速度过大时 ,由于粗颗粒与筒壁碰撞后产生回弹作用 ,使本已分离开的粗颗粒有可能再度混入气流中 ,因而导致分离效率降低; ( 3) 旋风筒几何尺寸一定时 ,如果气流速度过大 ,则势必导致排气管内上升气流速度增大 ,从而使已沉降至底部锥形筒壁面的颗粒重新被气流携带出旋风筒。 然而 , 笔者认为 ,对于微细颗粒的分级 , 应该考虑其特殊性。 首先 , 微米级颗粒与数十微米的粗颗粒相比 , 由于其质量小得多 , 因而在相同气流速度下所受的离心力也小得多 , 相应地 , 离心沉降速度要小几百甚至几千倍 , 即使在气流速度较高的情况下 ,其碰撞动量也很小。更兼微细颗粒的附壁性远强于粗颗粒 , 使得当它们离心沉降至筒壁时 , 其碰撞回弹的可能性很小。 其次 , 根据一般旋风分离器的流场分析可知 , 在内、 外筒中间 , 随着流体微团所处位置半径的增大 , 其切向速度减小 , 即在径向上 ,切向气流存在着负速度梯度。 由该速度梯度产生的作用力 (回弹阻力 ) 对于粗颗粒的回弹来说也许是微不足道的 , 而对于微细颗粒却是不能忽略的。 第三 , 排气管内上升气流速度对锥筒壁面上颗粒的回吸问题 , 可以通过增大内筒直径来解决。小川明 推导的分级粒径计算 公式与Rosin、 Rammler和 Intelmann以及 Fuchs、 De-vies等人几十年前推导的计算式均说明 , 适当减小旋风筒直径 , 提高进口气流速度以及延长颗粒在筒内的离心运动时间 , 都有利于减小分级粒径。直径为 D p 的颗粒在半径为 r的离心场中以切向速度 U t 作圆周运动时 , 所受的离心力F c 和径向气流的曳力 F d 分别为: F c = (π /6) D 3 p ρ p U 2 t /r ( 1) F d = 3πμD p · dr /dt ( 2)14 用旋风分离器进行微细粉分级的可行性DOI: 10.16759 /j.cnki .issn.1007 -7251.1995.01.003
