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《卧式涡轮分级机气流场研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第22卷第3期非金属矿Vol122No131999年5月Non2MetallicMinesMay,19993卧式涡轮分级机气流场研究蒋士忠葛晓陵王家贤(华东理工大学,上海200237)摘要研究了卧式涡轮分级机在超细颗粒分级过程中,影响其分级效果的关键因素之一:流化床的气流分级力场。根据理论分析和实验结果,对卧式涡轮分级机的气流场不均匀性提出了改进措施。关键词涡轮分级机气流场超细分级在分级机的流场研究方面,前人已作了许多工1理论推导作。日本小川明对各种旋风式分离器的流场,作了卧式涡轮分级机流化床的结
2、构,见图1。[1]研究和实验。伊藤光弘对离心式分级机的流场当气流从叶片外缘进入旋转的涡轮内部,再导做了研究,得到了不同分级叶轮结构的叶片间气流入出口时,在叶片轴向上气流径向速度Ux,是涡轮[2]径向速度的分布曲线。K1Leschonski和安装位置x、涡轮出口直径d/涡轮直径D、涡轮直K1Legenhansen研究了强制涡型分级机的叶轮在不径D/涡轮宽度H、流化床长度B/涡轮直径D、流同的转速下,其周向气流速度的分布状况,并得出叶化床宽度L/涡轮宽度H等的函数。即:[3]轮高度方向上的气流径向速度
3、分布规律。江苏Ux=f(x,d/D,D/H,B/D,L/H)(1)石油化工学院的刘雪东和卓震对立式涡轮分级机的本文根据流化床与涡轮的具体结构,按照非对[4]叶轮外缘的气流场作了系列研究。称三维流场进行求解。首先建立三维轴对称流场,对于卧式涡轮分级机的气流场,目前还缺乏系计算出在涡轮轴向的气流速度分布规律。同时考虑[5]统的分析研究。前人虽对涡轮外形结构对气流到涡轮周向的气流速度分布的不均匀性,对前面的场的影响作了研究,但研究是建立在二维平面的基计算进行修正,从而求得非对称三维流场解。础上的,均假设
4、涡轮外缘的气流速度相等和其出口为便于讨论,假设如下:①气体为理想气体,其的另一端为敞口结构所得到的流场。作为影响分级粘度不计且为无压缩流动;②忽略涡轮结构的影响,机分级性能重要因素的流化床内气流场的特性,尚即涡轮叶片无限薄,叶片无限多;③忽略涡轮旋转引不太清楚。因此,对其系统特性及流化床的流场特起气流的周向运动对气体径向流动的影响。性的研究,是十分必要的。111在涡轮轴向上的气流径向速度分布对于定本研究旨在以分析非对称流场的特点和边界约常不可压缩气流可定义为流函数。在此同时假设:束条件为出发点,用
5、有限差分法计算出非对称流场涡轮较远处的气流速度各处相等,流场具有轴对称中气流速度的分布规律,为掌握超细分级技术和设性。因此,在给定点上,流函数的值正比于在单位时计卧式涡轮分级机提供理论依据。间内通过该点的圆管表面上流过的流体体积。速度分量与流函数之间的关系为:15ψ15ψur=-,uz=(2)r5zr5r用流函数ψ来表示的轴对称无旋转条件时的[6]平衡方程,其形式为:225ψ15ψ5ψ2-+2=0(3)5rr5r5z用有限差分方程来近似(3)式的偏微分方程。忽略方程中的二阶高次项,且设Δr=Δz=
6、h,得图1流化床结构图1hhψi,j=[(1-)ψi+1,j+(1+)ψi-1,j+ψi,j+142ri2ri3国家自然科学基金重点项目之一+ψi,j-1]=—36—111误差的修正。[(1-)ψi+1,j+(1+)ψi-1,j42(i-1)2(i-1)假设在流化床进口处的气流速度各处相等,气+ψi,j+1+ψi,j-1](4)流以径向流入涡轮。根据Laplace方程[7]:在近似计算中,采用迭代格式的数值计算方法,Δψ=0(5)计算不同的d/D、D/H、L/H和x的条件下,涡轮利用中心差分格式得
7、到:边缘气流径向速度分布的数值解。计算结果如图2ψ(i,j)=0125×[ψ(i,j+1)+ψ(i,j-1)+ψ(i+～6所示。图中轴向相对位置叶片轴侧为0,出口侧1,j)+ψ(i-1,j)](6)为1;比速度U/u表示在叶片某一点的速度U与利用有限差分法计算,结果如图7所示。叶片上的平均速度u之比。图7气流在涡轮周向的速度分布曲线图2D/H对速度分布的影响2实验(d/D=015,L/H=2)实验是在本校华力气流粉碎分级技术装备中心实验室进行的。实验主机为自行研制的流化床式气流粉碎分级机。整个装置
8、由空压机、干燥机、流量计和流化床粉碎分级机组成,其核心部分为分级腔和分级涡轮。涡轮安装于分级机的中间,涡轮出口直图3D/H对Umax/Umin的影响径与涡轮直径之比为015,涡轮直径与涡轮宽度之(d/D=015,L/H=2)比为1125,流化床长度与涡轮直径之比为210,流化床宽度与涡轮宽度之比为210。实验采用尼龙涡轮。在分级大量高硬度的颗粒时,物料与叶片相互磨擦,使涡轮逐步磨损。气流速度越大,其夹带的颗粒速度就越大。叶片在气流速度相对大的位置的磨损,要比速度小的位置的磨损大,即
