粒料重力掺混性能研究.pdf

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1、278化工机械2010矩粒料重力掺混性能研究陈明义+(青岛科技大学)摘要介绍了物料在料仓中的流动状态和掺混机理。通过测量物料的掺混数据，结合影像资料，分析出大颗粒物耪掺混中离析的另一原因是质量小的物体在碰撞后的速度大于质量大的物体；掺混时间(循环次数)要根据物料情况而定，时间太长有可能发生物料离析；料仓进料1：7距料面的距离要尽量小，以降低碰撞的初速度。关键词重力掺混流动状态离析颗粒碰撞中图分类号TQ027．3+8文献标识码A文章编号0254-6094(2010)03-0278-04在化工物料的生产过程中，由于原料组成的波动或反应条件的变化，而引起最终产品性能的波动，由此可能导致最

2、终产品质量的不稳定，甚至不合格。为了得到性能稳定的产品，一般在包装前对一个时期内的产品进行掺混使其均化，这就是掺混技术。早期所采用的是外掺混技术，因其安全、环保和成本的原因⋯，自20世纪90年代以后已不再采用单纯的外掺混。为了提高物料的掺混效果，减少外循环次数，专家们开始研究在料仓中设置各种掺混装置，在重力作用下料粒流动出料的同时，实现不同粒层的粒料自动混合，提出了内掺混即霞力掺混技术。由于它具有掺混效率高、能耗低、静电及粉尘危害小等优点，随着重力掺混技术的日趋成熟，在工业实践中已逐渐取代了外掺混。重力掺混克服了外掺混的全部缺点，带来了显著的社会效益和经济效益‘“。重力掺混料仓也称

3、晕力均化料仓，是散料生产工艺中普遍采用的均化设备，其作用是依靠重力掺混使物料产品性能均化、质量稳定。1试验装置试验设备为德国科倍隆威实理公司制造的一套重力掺混实验装置，型号为COMBIFLOWBLENDERCFB。该试验仪器与气体输送装置相连接，由压缩机提供动力完成试验，试验装置如图1所示。压缩机产生的气体经过阀门组，调节出适当的气体流量，然后气体流经送料器，与料仓内落下通过送料器的物料混合，气体带动物料经管道从上部返回料仓，物料循环，气体排空。图1试验装置流程图l——空气压缩机；2——储气罐；3——换热器；4——流量计；5——压力传感器；6——阀fJ组；7——空气过滤器；8——送

4、料器；9——料仓掺混料仓主要由半透明料仓和安装在料仓底部的旋叶式均化器组成。旋叶式均化器由中心管和两个锥体通过支撑筋板连接后形成3个流道组}陈明义，男，1950年11月生，高级实验师。山东省青岛市，266061。第37卷第3期化工机械279成一次掺混器，中心管和中间的锥体之间加有设计合理的折流板(即旋叶片)。在一次掺混器排料口设置了二次掺混器，物料最后由二次掺混器排出料仓(容积为2m3，高为2000mm，直径为800mm)。2重力掺混试验试验物料为黄豆和绿豆，料仓内物料量为黄豆199kg，绿豆192kg。经实测黄豆休止角为24．6lo、绿豆休止角为29．24。和混合后的休止角为26

5、．330。试验前将物料由顶部进料口依次分层装入料仓，启动试验后物料经送料器进入输送管道，由上部重新返回料仓，从而达到掺混目的¨1。循环时间定义为：仓内物料全部流出所需要的时间。试验过程中每隔1min取样1次，拍照1次，取样与拍照同时进行。3结果与分析3．1物料在料仓中的掺混状态图2是在料仓底部阀门刚打开后，仓内物料的状态，可以看出，在下落一小部分物料的情况下，掺混管已经截取了不同高度的物料，开始掺混物料。中心管与中心管两侧的物料，不同层面上的物料混合到一起，共同进入送料器，经输送管道循环至料仓顶部后落人料仓。此后，物料都将以此种形式进行掺混。图2物料初始状态图图3中的10张图片是装

6、置启动后的前十分钟内，物料在料仓内的混合状态，它既不属于整体流，也不属于中心流。在旋叶式均化器的作用下，当料仓内固体物料形成核心流动形态后，流经旋叶式均化器轴线方向的物料则是分别来自料仓不同高度的物料。由于物料向下移动，料仓外侧与中心形成压差，在此压差推动下，物料移向中心，形成一个锥形空间区域称为收缩区悼1，如图3a～c所示，收缩区的大小和形态与物料特性等有关。试验表明，对于流动性好的物料，料仓各截面处取料速率和收缩区形状基本一样。因此，流出均化器的物料在两倍的循环时间内基本达到混合的目标。图3物料掺混状态图3．2掺混时间根据取样中绿豆所占分率绘制掺混效率曲线如图4所示。80706

7、0娄50求40lⅢ3020100图4掺混效率曲线280化工机械2010年由图4可看出，绿豆的量在掺混进行到第4min时已达到40％，之后在40％上下波动，而在lOmin后趋于稳定，表明物料已达到均化，根据试验数据计算可知料仓内物料循环一次所需的时间为238s，约4min。因此，物料达到混合所需要的循环次数为2．5，试验结果与德国科倍隆威实理公司设汁摹本相符。3．3掺混中的离析现象掺混中的离析现象又称偏析现象，足均化的逆状态。离析的原因可以因粒径、密度、形状及表而性质的