滚筒内二组元颗粒混合与分离数值模拟

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1、第36卷第9期工程热物理学报ＶｏＬ36，Ｎａ92015年9月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＴＨＥＲＭＯＰＨＹＳＩＣＳＳｅｐ．2015，滚筒内二组元颗粒混合与分离的数值模拟胡陈枢罗坤樊建人杨世亮（浙江大学能源清洁利用国家重点实验室，杭州310027）一摘要滚筒是工业过程中处理固体颗粒的种常用设备ｉｓｃｒｅｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄＤＥＭ本文采用离散元（Ｄ，）方法软，球模型对滚筒内两种粒径颗粒运动进行模拟，提出了表观混合指数和动态混合指数来銜量两。

2、针对不同转速下颗粒分布，对于颗粒混合随时间的变化进行了研究种颗粒的混合程度。利用混合指数．结果显示了不同转速下週异的分布特性。同二元时颗粒的混合与分离，，对于不同转速下分析探究了其内部机理。最后，从能量角度探究了不同转速下滚筒内颗粒运动。关键词滚筒；离散元方法；混合指数－－－中图分类号：ＴＫ172文献标识码：Ａ文章编号：0253231Ｘ（201509194705）ＭｉｘｉｎｇａｎｄＳｅｇｒｅｇａｔｉｏｎｏｆＢｉｎａｒｙＰａｒｔｉｃｌｅｓｉｎＲｏｔａｔｉｎｇＤｒｕｍ：ａ

3、ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｔｕｄｙ－ＳｈｕＬＵＯＫｕｎＦＡＮＪｉａｎ－ＲｅｎＹＡＮＧＳｈ－ＨＵＣｈｅｎｉＬｉａｎｇＳｔａｔｅＫｅＬａｂｏｒａｔｏｒｏｆＣｌｅａｎＥｎｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎＺｈｅｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔＨａｎｚｈｏｕ310027Ｃｈｉｎａ（ｙｙｇｙＵ，ｊｇｙ，ｇ，）ＡｂｓｔｒａｃｔＲｏｔａｔｉｎｇｄｒｕｍｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｉｎｄｕｓｔｒｙｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｐａｒｔｉｃｌｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，

4、ｄｉｓｃｒｅｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｃｏｕｐｌｅｄｗｉｔｈｓｏｆｔｓｐｈｅｒｅｍｅｔｈｏｄａｒｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｓｏｌｉｄｍｏｔｉｏｎｏｆｂｉｎａｒｙｍｉｘｔｕｒｅｉｎｒｏｔａｔｉｎｇｄｒｕｍ．Ｆｏｒｔｈｅｖａｒｉｏｕｓｐａｒｔｉｃｌｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｎｇｕｌａｒｓｐｅｅｄ，ｔｗｏｍｉｘｉｎｉｎｄｅｘａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｍｉｘ

5、ｉｎｄｅｒｅｅｏｆａｒｔｉｃｌｅｓｍｉｘｔｕｒｅｓ．Ｍｉｘｉｎｉｎｄｉｃｅｓｇｇｇｐｇａｒｅｍｅａｓｕｒｅｄｔｏｓｈｏｗｈｏｗｍｉｘｉｎｇａｎｄｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎｃｈａｎｇｅｉｎｔｉｍｅ．Ｒｅｓｕｌｔｓｒｅｖｅａｌｓｄｉｓｔｉｎｃｔｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｓｏｌｉｄｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔｒｏｔａｔｉｏｎａｌｓｐｅｅｄ．Ｔｈｅｍｉｘｉｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｓｏｌｉｄｍｉｘｔｕｒｅｓｉｓａｎａｌｚｅｄ．Ｔｈｅｇｙｓｏｌｉｄｍｏｔ

6、ｉｏｎｉｓａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎａｓｐｅｃｔｏｆｅｎｅｒｇｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｒｏｔａｔｉｎｇｄｒｕｍ；ＤＥＭ；ｍｉｘｉｎｇｉｎｄｅｘｏ引言在滚筒中可以对固体颗粒进行混合ｉｓａｒ、粉碎、加Ｃ等人研究了转筒的形状效应对颗粒混合的影一⑷热以及化学反应等系列加工过程、。，因而其在选矿响为了实现颗粒的增混，相关研究探究了内构5＿7［］制药、冶金、食品等化工领域得到广泛的应用。其件对于颗粒的影响。由于数值模拟手段的发展，一一中，颗粒的混合或者分离是进步加工的基础

7、。相关研究者对滚筒内二元颗粒的情形进行了模拟8＿9［1般而言。，不论是传热还是化学反应中，都希望颗粒计算在滚筒中达到均匀混合的状态。尽管回转体内的二元颗粒运动已经受到了充分由两种不同粒径的颗粒组成的二组元体系，是的研究和重视，但对于该现象的研究主要集中在滚Ｒｏｌｌｍｏｄｅｉｎ实际过程中颗粒粒径不均匀情况的简化，具有很强动形态，而少见对于更高转速（ｇ）下的1［1Ｃａｍｏｄｅｓｃａｄｉｎａｔａｒａｃｔｉｎ的现实意义。在早期的实验研究中发现，粒径小ｇ以及大瀑布（Ｃ瀑布（）ｇ上的差异

8、会造成滚筒内颗粒的分离状态ｍｏｄｅ，其特点是等形态的深入讨论。在工程实际中，后两）在径向截面形成半月形的核状区域。Ｈｅｎｅｉｎ等人种形态也有相当的应用，如在铁氧化物回转窑中会进行了不同转速下两种以及三种颗粒粒径的混合采用小瀑布形态一般处在大瀑布形，球磨机运行时1实验［，本文的目的在于通过ＤＥＭ离散元方法，发现了在不同的转动形态下，颗粒的混合与态，研