涡轮式气流分级机压降分析及流场模拟

涡轮式气流分级机是超细铁矿粉的主要生产设备,在分级精度和分级效率上一直不高。为此,结合转轮转速和入口风速匹配关系,对转轮入口速度三角形进行分析,运用CFD流体动力学及力学相对运动理论对叶片间压降进行分析,得出分级轮叶片间速度分布规律。并利用FLUENT软件对不同叶片数结构转轮进行建模和数值模拟。数值模拟结果表明:转轮叶片长宽厚和进风速度对入口处流体的运动速度有直接影响;提高转轮转速能获得更细粒径,但容易造成流场不均匀,降低分级精度;通过适当增加叶片数能改进流体速度的分布规律,从而提升分级效率;提出了增加叶片数的新转轮设计方法,通过数值模拟和物料试验证明该新结构在一定工况下流场分布均匀,分级效率提升。研究结果对涡轮式气流分级机的设计具有一定的指导作用。

颗粒在涡轮式分级机分级轮中的运动轨迹

通过引入一个简化的单颗粒动力学模型, 对颗粒的运动轨迹进行了模拟. 该模型假设颗粒在分级轮中具有二力平衡状态, 即颗粒的运动状态主要取决于流体黏滞力与离心力的作用. 为了便于求解, 将方程转化为等速旋转坐标系中的方程, 通过求解方程并绘制图形, 求得颗粒在叶片间的运动轨迹. 对不同转速、风量、叶片间距及不同叶片倾斜角度下的颗粒运动轨迹进行了详细研究, 计算结果表明: 转速、风量、叶片间距和叶片角度是影响颗粒运动轨迹的主要因素; 转速的增加和风量的减小均可以显著减小分级粒径的大小; 叶片间距的减小使颗粒与叶片的碰撞次数增多; 在相同条件下, 负角度叶片的分级粒径小于径向叶片, 径向叶片的分级粒径小于正角度叶片.