1、选粉机设计实用参考资料一、气固两相流力学根底1. 颗粒在静止流体的沉降：颗粒在静止流体自由沉降时，不仅受到重力，而且还受到浮力和阻力的作用。在工业生产过程中，所处理的颗粒一般是比拟小的，在整个降落过程根本上看着是以匀速uo进展的。所以一般情况下，研究沉降速度问题时，是不考虑加速阶段的。颗粒作匀速运动，降落速度u等于颗粒的沉降速度uo，计算公式为：uo=4gdp(p-)/3-2沉降速度计算根本公式式中uo球形颗粒自由沉降速度，m/s；dp球形颗粒直径，m；g重力加速度，m/s2；p颗粒密度，kg/m3；流体密度，kg/m3；阻力系数，无因次，=8/f(Rep),颗粒雷诺数Rep=dpuo/；流
2、体粘度，Pa.s。当Rep1时，流体属层流时，则得：uo=dp2(p-)g/18此式适用于层流时球形颗粒的自由沉降速度计算，称为斯托克斯Stokes公式；当1Rep10000时，流体属过渡流时，则得：uo=0.2(p-)/g0.73dp1.18/ (/)0.45此式适用于过渡流时球形颗粒的自由沉降速度计算，称为阿纶Allen公式；当10000Rep2105时，流体属踹流时，则得：uo=1.74(p-)/g0.5dp0.5此式适用于踹流时球形颗粒的自由沉降速度计算，称为牛顿Newton公式。颗粒在静止流体的沉降速度计算实例：例1：求直径为30m的球形石英颗粒，在20的空气中的沉降速度，石英颗粒的
3、密度为2650kg/cm3。解：标准状态下空气的密度为1.293kg/cm3。故20时，空气的密度为=1.293273/(273+20)=1.205 kg/cm3。而粘度为0.018510-3Pa.s。假设为层流区，由斯托克斯公式则得：uo=dp2(p-)g/18=dp2pg/18=(3010-6)226509.8/180.018510-3=0.0702m/s 空气密度相对较小，忽略不计进展复核：Rep=dpuo/=(3010-60.07021.205)/0.018510-3=0.1371故沉降遵从斯托克斯公式。此题解也可先求出颗粒沉降的临界直径，以确定应该使用哪一个计算沉降速度的公式。层流区
4、与过渡区的临界直径，亦即斯托克斯公式所能适用的，当Rep=1时的最大直径： dpma*=2.622/(p-).g-3=2.62(0.018510-3)2/(2650-1.205)1.2059.8 -3=2.622.2210-5=58.2(m)颗粒的直径30m较临界直径为小，即可用斯托克斯公式求沉降速度。例2：求直径为80m的玻璃球在20的水中的沉降速度，玻璃球密度为p=2500kg/cm3，水的密度=1000kg/cm3，水在20时的粘度=0.001 Pa.s。解：可以用图解法求解：查图10.8以判断此系统的流态，再计算查图得到uo;用公式计算法计算：设为层流区，由斯托克斯公式则得：uo=dp
5、2(p-)g/18=(8010-6)2(2500-1000)9.8/(180.001)=5.2310-3(m/s)以上计算是根据光滑球形颗粒导出，但实际情况复杂得多，要比拟准确计算，需要通过大量实验得出经历系数对沉降速度加以修正。2.颗粒在垂直流动的流体并在重力作用下的运动：设流体对于固定空间以匀速度uf向上运动，处于流体中的颗粒在重力作用下对于固定空间以速度up运动，则颗粒对于流体的相对运动速度u将为：u=up+uf颗粒在垂直流动的流体受到重力和摩擦力的作用，经过一定时间后，两力会到达平衡，u=uo则得到up=uo-uf因此，颗粒受到重力的作用在垂直方向上流动的流体运动时，经过假设干时间后，
6、当流体的摩擦力等于颗粒在流体中的剩余重力时，则颗粒作匀速运动。此时，颗粒对于流体的相对运动速度u是一个定值，其值大小将与其在静止的同一种流体沉降速度相等，而颗粒的绝对速度up则等于此值与流体速度之差。当流体速度uf等于定值uo，则up=0，颗粒将停留在空间不动。出现这种情况的流体速度称为对于该尺寸颗粒的悬浮速度。悬浮速度在数值上与该颗粒在静止流体的沉降速度相等。当ufuo时，up为负值，则颗粒运动方向与流体一致，向上沉降。当ufuo时，up为正值，则颗粒运动方向与流体相反，向下沉降。适用于固硫剂CaCO3粉在垂直管道在输送的同时，计算让1mm颗粒向下沉降回到破碎机再粉碎下面是常用的惯性式和重力
7、式别离器：膨胀仓是惯性式别离器的一种形式。它与气力提升泵配套使用，当物料气流沿输料管3进入膨胀仓1时，由于体积突然增大使气流速度突然降低，并受到冲击板2的阻挡，物料便在重力和惯性力作用下从气流中被别离出来，经闪动阀4排出，别离后的空气经排气管进入收尘系统。此种别离器构造简单，操作容易，但体积大，常用于水泥工业煤磨系统的煤粉与空气的别离。重力别离器就是使物料和空气进入空间较大的室，使室气流的速度降低到远小于悬浮速度通常仅为0.030.1Vf，这样气流便失去对颗粒的携带能力，物料便在重力的作用下由混合物中别离出来，故又称为容积式别离器。重力式别离器主要尺寸是其筒体局部的直径，可按下式确定：D=1.
8、13V气/(0.030.1)vf-2式中 D筒体局部的直径，mm；V气通过别离器的风量，m3/s； vf被输送物料颗粒的悬浮速度，n/s。筒体局部的高度H建议取为：H=(1.151.30)D，m。此种别离器构造简单、制造方便、工作可靠，但体积过大。3.颗粒在水平流动的流体并在重力作用下的运动：处在水平流动的流体的颗粒，一方面受到流体流动的影响产生水平的横向运动；另一方面又受到重力的影响发生向下的沉降。颗粒在水平流动的流体受到流体对它的推动力作横向运动时，经过短暂时间后，颗粒水平速度up与流体速度uf相等，颗粒在水平方向将作匀速运动。在经历t时间后所走的距离S为：S=uft颗粒在重力作用下沉降相
9、当于静止流体受到重力作用而向下沉降。经过短暂时间后，颗粒沉降速度uo作等速沉降。经历t时间后，颗粒在流体降落的高度H为：H=uot因此，在水平流动的流体，颗粒是在横向流动和重力场的共同作用下，沿着颗粒的水平运动速度up和沉降速度uo的合速度的方向上运动的。根据速度图就可得颗粒降落到*一深度所需时间及降落时的运动路程适用于水平输送过程中的*些颗粒的沉降别离水平气流沉降室的构造主要是由室体、进气口、出气口和集灰斗组成。含尘气体在室体缓慢流动，小粒借助自身重力作用被别离而捕集下来。为了提高沉降室的除尘效率，有的在室加装一些垂直挡板，如图4-2所示。其目的，一方面是为了改变气流的运动方向，由于粉尘颗粒
10、惯性较大，不能随同气体一起改变方向，撞到挡板上，失去继续飞扬的动能，沉降到下面的集灰斗中；另一方面是为了延长粉尘的通行路程，使它在重力作用下逐渐沉降下来。有的采用百叶窗形式代替挡板，效果更好；有的还将垂直挡板改为人字形挡板，如图4-3所示，使气体产生一些小股涡旋，尘粒受到离心力作用，与气体分开，并碰到室壁上和挡板上，使之沉降下来。对装有挡板的沉降室，气流速度可以提高到68m/s。4.颗粒在旋流流体的运动：颗粒在旋流流体运动时，受到离心力和重力场的共同作用，在重力作用下，使颗粒沿垂直方向降落；而在平面上与旋转流体一起作圆周运动；同时产生惯性离心力，使颗粒沿径向向外甩出。颗粒在这三个方向上的力的共
11、同作用下运动。假设在半径R处，流体的旋转角速度为，流体的圆周速度为uf，则处在该半径上的球形颗粒所受到的剩余惯性离心力Fc0为：Fc0=G0/g(R)=G0/g.uf2/R式中Fc0-剩余惯性离心力，N；G0-颗粒剩余重力，G0=/6dp3(p-).g。由于剩余惯性离心力的作用，颗粒与流体有相对运动，就产生了反向的流体阻力Fd。因而颗粒在径向的运动方程式为：m.dup/dt= Fc0-Fd式中 m颗粒质量，kg；dup/dt颗粒在半径方向上的加速度；Fd径向上的流体阻力，N。将Fd和Fc0代入上式，得颗粒运动加速度：dup/dt=uf2/R.(p-)/p-3/4.up2/dp./pdup/dt
12、随颗粒所在位置的半径而异，在工业用的设备中，dup/dt项比起其余两项要小得多，故可以认为颗粒径向加速度dup/dt=0，于是颗粒在半径方向上的沉降速度uor为：uor=4dp(p-)/3.uf2/R-2uor就是惯性离心力作用下的沉降速度与重力作用下的沉降速度uo相当，uor的方向沿半径方向向外，即流体带着颗粒选择时，颗粒的惯性离心力使它沿切线方向通过运动中的流体飞出，因而逐渐离开旋转中心，uor即是颗粒离开旋转中心的速度注意：这个速度uor不是颗粒运动的绝对速度，而是它的径向分量，颗粒在旋转流体中的运动，实际上是沿着半径逐渐增大的螺旋形轨道前进的。离心沉降速度uor与颗粒在静止流体自由沉降
13、速度uo比拟的比值K为：K=uor=/uo=uf2/(R.g)-2=(R2)/g-2比值K称为离析因数，它等于惯性离心力与重力之比，比值K与旋转半径成反比，与切线速度的二次方成正比。可见，减小旋转半径，增加切线速度，使K值增大。颗粒所受的重力是一定值。工业上可以通过各种方法使颗粒的离心加速度远远超过重力加速度，使得颗粒的沉降速度比在受重力场作用下的沉降速度大很多。尽管这时还有重力的作用，但可不加考虑。因此，可以利用惯性离心力来加快颗粒的沉降及别离比拟小的颗粒，而且设备的体积也可以缩小。二、选粉机设计计算程序1、首先确定选粉机类型：根据选粉对象、粒径大小和颗粒级配要求、选粉精度等根本情况，确定选
14、粉机类型。2、设计计算风机风量、风压及型号：根据生产要求的粉体产量和选粉单位产量所需风量计算出总风量；根据选粉系统中各个组成局部的阻力降之和计算出系统总阻力，然后根据计算总风量和总阻力选择风机型号，该型号风机的风量和风压应适当大于计算的总风量和总阻力。例如：*粉磨系统：管磨机：约50mmH2O,O-Sepa选粉机：约250mmH2O,高浓度袋式除尘器：约200mmH2O,管道及其他：约100mmH2O，*粉磨系统的总阻力约：+=600H2O。3、设计各个局部的风速和相关尺寸：根据管道的布置状态和气固两相流的沉降理论，计算或经历确定气流速度，然后根据风量和气流速度计算或经历相关尺寸。三、选粉机易
15、损件所用材料1、进口钢材：选粉机叶片转子叶片和导风叶片采用HARDO*钢板HRC4555是比拟最理想的，西金公司使用证实，耐磨性能满意，但价格很高，2008年售价1.92.2万元/t中国浦发机械工业股份经销。2、我国研制的耐磨材料仅供参考： 低合金钢：用于球磨机衬板，常用牌号有：30CrMnSiMoTi(处理后硬度HRC5054)、35SiMn(处理后硬度HRC4550)、40CrMnSiMoRe(处理后硬度HRC5054)； 锰系合金铸铁：用于球磨机衬板，常用牌号有：中锰球铁处理后硬度HRC4552、中锰合金球铁处理后硬度HRC4552、稀土锰铜铬镍白口铁处理后硬度HRC5056； 铬系合金
16、白口铁：用于球磨机衬板，常用牌号有：Cr2Cu1处理后硬度HRC5060、Cr13处理后硬度HRC5058；3、瓷马赛克贴面材料：用于选粉机涡壳曲外表贴面耐磨处理，西金科技公司使用取得比拟满意的效果。四、常用选粉机的类型：1、离心式选粉机第一代选粉机，已被淘汰；2、旋风式选粉机第二代选粉机，根本被淘汰；3、平面旋流选粉机第三代选粉机：以日本小野田公司的O-Sepa型和丹麦史密斯公司的Sepa*型为代表的两种根本构造类型。其余的型号根本上都是这两种形式的派生形式，比方GK*型和CC*型就是以上两种根本类型根据需要和工作条件我们开发的两种形式。GK*型选粉机是O-Sepa型的派生形式，其构造示意图
17、如下。其中四种规格型号的设计参数如表1。表1 GK*几种规格型号的设计参数GK*-10GK*-16GK*-25GK*-34备注产量10T/h16T/h25T/h34T/h配套磨机2.48MD16808309701220D2940113013101620D3940115013501650D470085010001250D5850105012501500D61100130015501900D71250150018002200D880095011501400D970085010001250D1076092010801350D1172088010401280D12900110013001600D132
18、00250300400H1520680800900H270085010001200H380100120130H463080010201230H5473563693823H630354355H7450545641762H8173217260303H9881020H10315400460560H11100100100150B15206407601000B2520650680800R111001325R29151120a7585b100120a1200250300400b180100130150配套风机调速电机G4-73-11NO10D(Q=37200M3/h)(P=3236Pa)Y-225M-4(
19、45kw)(1480r/min)；JZTy61-4L(15kw)(1200120r/min)G4-73-11NO10D(Q=49400M3/h)(P=3011Pa)Y-250M-4(55kw)(1480r/min)；JZTy62-4L(18.5kw)(1200120r/min)G4-73-11NO11DQ=71000M3/hP=3470PaY-280M-4(90kw)(1480r/min)；JZTy72-4L(30kw)(1200120r/min) CC*型选粉机是Sepa*型的派生型，其组成构造如下列图所示：其中几种规格型号的设计参数如下表所示：注：下表中C*型就是CC*型五、选粉机设计重要
20、经历参数1、选粉机分级室切向风速即转子外边缘切向速度大约在1620 m/s；选粉机分级室径向风速风量/转子外边缘净圆面积大约在 m/s。2、选粉机导风叶片角度常取：61.5、64.5、67.5三个角度，便可满足各种细度的选粉要求。3、常用：转子外缘线速度3.5m/s；转子外圆与导风叶片点所在圆的径向距离即选粉区宽度为5060mm选粉区宽度尽可能小一些；选粉机单位产量所需风量1.62m3/Kg；4、水泥行业中，生料粉密度相当于比重2.7t/m3,水泥粉密度3.1t/m3。5、CC*型选粉机喂料浓度为1.6m3/1kg；单位产量需要风量为2m3/kg；转子边缘线速度3.5 m/s；旋风筒进口风速为
21、1820m/s,筒体截面风速2.53m/s；CC*型选粉机分散锥处形成喉管局部的风速为2225 m/s；分散锥以上气流上升速度1416m/s注：新型干法水泥生产技术与设备一书中认为：管道风速要能保证物料能够悬浮于气流中，一般风速应到达1622m/s，为了控制进入选粉机的物料粒度1mm,设计取12m/s。6、摘自新型干法水泥生产技术与设备化学工业，p.105：管道风速要能保证物料能够悬浮于气流中，一般风速应到达1622m/s。为了加强气流的冲击悬浮能力，可在悬浮区局部缩小管径或加插板，使气体局部加速，增大气体动能。悬浮区气体中的生料粉，大局部以凝聚态的灰花粒径在300600m、个别可达1000m游浮运动着。7、新型干法水泥生产技术与设备，海涛，化学工业，p.297，提供：O-Sepa选粉机的料气比对于水泥Cs2.5kg/m3,型号为N-4500的空气量为Qa=4500m3/min,系统阻力：管磨机：约50mmH2O,O-Sepa选粉机： 约250mmH2O,高浓度袋式除尘器： 约200mmH2O,管道及其他： 约100mmH2O，总阻力约=+=600H2O。. z.
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