氣流粉碎機課件

1、關于氣流粉碎機第一張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月1 氣流粉碎機原理利用高速氣流（300500m/s）或過熱蒸汽（300400）的能量使顆粒產生相互沖擊、碰撞、摩擦剪切而實現超細粉碎，廣泛應用于化工、非金屬礦物的超細粉碎，是最常用的超細粉碎設備之一。第二張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）氣流粉碎機的工作原理將壓縮空氣通過拉瓦爾噴管加速成亞音速或超音速氣流，噴出的射流帶動物料作高速運動，使物料碰撞、摩擦剪切而粉碎。被粉碎的物料隨氣流至分級區(qū)進行分級，達到粒度要求的物料由收集器收集下來，未達到粒度要求的物料再返回粉碎室繼續(xù)粉碎，直至達到要求的粒度并被捕集。 第三張，PPT共一百

2、頁，創(chuàng)作于2022年6月壓縮空氣或過熱蒸汽通過噴嘴后，產生高速氣流且在噴嘴附近形成很高的速度梯度，通過噴嘴產生的超音速高湍流作為顆粒載體。物料經負壓的引射作用進入噴管，高壓氣流帶著顆粒在粉碎室中作回轉運動并形成強大旋轉氣流，物料顆粒之間不僅要發(fā)生撞擊，而且氣流對物料顆粒也要產生沖擊剪切作用，同時物料還要與粉碎室發(fā)生沖擊、摩擦、剪切作用。如果碰撞的能量超過顆粒內部需要的能量，顆粒就將被粉碎。粉碎合格的細小顆粒被氣流推到旋風分離室中，較粗的顆粒則繼續(xù)在粉碎室中進行粉碎，從而達到粉碎目的。（1）氣流粉碎機的粉碎過程第四張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月優(yōu)點：1） 80%以上的顆粒是依靠顆粒間的

3、相互沖擊碰撞被粉碎的，只有不到20%的顆粒是通過顆粒與粉碎室內壁的碰撞和摩擦被粉碎?？梢苑鬯槟嫌捕葹?10的材料，經氣流粉碎后的物料平均粒度細，最細可以達到0.2m，一般為0.5m20m；粒度分布較窄，可以滿足窄粒度分布產品粉的要求；2）由于壓縮空氣在噴嘴處絕熱膨脹會使系統溫度降低，顆粒的粉碎是在低溫瞬間完成的，從而避免了某些物質在粉碎過程中產生熱量而破壞其化學成分的現象發(fā)生，尤其適用于熱敏性物料的粉碎。加工溫度低（小于氣流溫度），材料破碎時的應變率高，可粉碎低熔點、熱敏性和生物等材料?？煞鬯榈腿埸c和熱敏性材料及生物活性制品。（2）氣流粉碎機的特點第五張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月

4、3）氣流粉碎純粹是物理行為，既沒有其它物質摻入其中，也沒有高溫下的化學反應，因而保持物料的原有天然性質。顆粒表面光滑，顆粒形狀規(guī)整，純度高，活性大，分散性好。4）因為氣流粉碎技術是根據物料的自磨原理而實現對物料的粉碎，粉碎的動力是空氣。粉碎腔體對產品污染極少，粉碎是在負壓狀態(tài)下進行的，顆粒在粉碎過程中不發(fā)生任何泄漏。只要空氣經過凈化，就不會造成新的污染源。缺點：能耗較大，生產成本較高。（2）氣流粉碎機的特點第六張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月 第一類是只對細度有要求的粉，越細越好。如西藥、中草藥、保健品、農副產品、海產品、AC發(fā)泡劑、滅火粉、非金屬礦粉、剛玉、金剛石、碳化硼、電氣石、玻

5、璃、熒光粉、樹脂、石墨、稀土材料、助劑、顏料、化妝品等； 第二類是對粒度分布有較高的要求，要求粒度分布窄。如磨料、復印粉、激光打印粉、鈷酸鋰粉、猛酸鋰粉等，氣流粉碎機在這些行業(yè)中能發(fā)揮很好的作用，其優(yōu)越性是其他粉碎設備所不能替代的； 第三類是釹鐵硼磁粉、金屬微粉和黑索今微粉等，這類微粉一般采用氣流粉碎方法制備，其所用的氣體都是惰性氣體，如氮氣等，否則會有燃燒爆炸的危險。（3）氣流粉碎機應用第七張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月扁平式（也稱圓盤式）循環(huán)管式單噴式（也稱靶式）對噴式惰性氣體粉碎機氣流粉碎機的種類:2 氣流磨分類第八張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月扁平式氣流粉碎機扁平式

6、氣流粉碎機，也稱圓盤式氣流磨，是美國 Fluid Energy公司在1934年研制成功的。扁平式氣流粉碎機是工業(yè)上應用最早和最廣泛的氣流粉碎機，國外商品名稱Micronizer 。第九張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月扁平式氣流粉碎機(spiral jet pulverizer ) 工作原理：待粉碎物料由文丘里噴嘴加速至超音速導入粉碎室內。高壓氣流經入口進入氣流分配室，分配室與粉碎室相通，氣流在自身壓力下通過噴嘴時產生超音速甚至每秒上千米的氣流速度。噴嘴與粉碎室成一銳角，故以噴射旋流粉碎室并帶動物料作循環(huán)運動，顆粒與機體及顆粒之間產生相互沖擊、碰撞、摩擦而粉碎。粗粉在離心力作用下被甩向粉

7、碎室周壁作循環(huán)粉碎，微細顆粒在向心氣流帶動下被導入粉碎機中心出口管進入旋風分離器進行捕集。第十張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月11第十一張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月 扁平式氣流粉碎機工作原理圖文丘里噴嘴噴嘴粉碎室內襯外殼第十二張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月扁平式氣流粉碎機粉碎過程：物料經加料口由噴射式加料器的噴嘴加速，導入粉碎室，在旋轉氣流帶動下發(fā)生相互碰撞、摩擦、剪切而粉碎。細粉被氣流推到粉碎室中心出口管，在旋風分離器中呈螺旋狀運動緩降到貯斗中；廢氣由廢氣排出管排出；粗粒在離心作用下被甩到粉碎室周壁作循環(huán)粉碎。第十三張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月扁平式

8、氣流粉碎機外形圖第十四張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月扁平式氣流粉碎機優(yōu)點：結構簡單，操作方便，拆卸、清理、維修容易，并能自動分級。缺點：當被粉碎的物料速度較高時，隨氣流高速運動與磨腔內壁會產生劇烈的沖擊、摩擦、剪切作用，導致粉碎室壁的磨損，并造成粉體的污染，尤其是對于硬度很高的材料（如碳化硅，氧化硅），磨損更嚴重。第十五張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月16扁平式氣流粉碎機注意：粉碎室的內壁應選用超硬、高耐磨的材料制造。例如剛玉、氧化鋯、超硬合金等。扁平式氣流磨不適合于超硬、高純材料的超細粉碎。第十六張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月17循環(huán)管式氣流磨循環(huán)管式氣流磨，又稱

9、為立式環(huán)形噴射式氣流磨，也具有內分級作用。循環(huán)管式氣流磨可分為等圓截面和變截面循環(huán)管式氣流磨。其中用得最多的是JOM系列（也稱O型）變截面循環(huán)管式氣流磨。第十七張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月循環(huán)管式氣流粉碎機 原料由文丘里噴嘴加入粉碎區(qū)，氣流經一組噴嘴噴入不等徑變曲率的跑道形循環(huán)管式粉碎室，并加速顆粒使之相互沖擊、碰撞摩擦而粉碎。旋流帶動被粉碎顆粒沿上行管向上進入分級區(qū)，在分級區(qū)離心力場的作用下使密集的料流分流，細顆粒在內層經百葉窗式慣性分級器分級后排出即為產品，粗顆粒在外層沿下行管返回繼續(xù)循環(huán)粉碎。循環(huán)管的特殊形狀具有加速顆粒運動和加大離心力場的功能，以提高粉碎和分級的效果。廣泛應

10、用于填料、顏料、金屬、化妝品、醫(yī)藥、食品、磨料以及具有熱敏性、爆炸性化學品等的超細粉碎。第十八張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月循環(huán)氣流粉碎機工作原理圖文丘里NozzleClassifierFine PowderCoarse powderComminuting RoomCompressed Air第十九張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月20循環(huán)管式氣流磨物料顆粒高速進行粉碎區(qū)后，高壓空氣帶動顆粒沿管道運動。由于管道呈O型，內外圈半徑不同，內外層物料運動路徑及速度都不同。各層物料顆粒之間產生相對運動，發(fā)生摩擦、剪切、碰撞粉碎作用。同時，由于離心力的作用，密集的顆粒流分層，粗粒處在外層

11、，細粒在內層并向內聚集，最后由排料口排出，粗粒則繼續(xù)粉碎。第二十張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月 循環(huán)管式氣流粉碎機外形圖第二十一張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月22循環(huán)管式氣流磨特點：粉碎室內腔截面不是真正的圓截面，循環(huán)管各處截面也不等，而分級區(qū)和粉碎區(qū)的弧形部分也不是圓周的一部分，即曲率半徑是變化的。顆粒在粉碎室內能加速運動，離開粉碎室后能減速上升，能加速顆粒在分級室內的運動，加大離心力場，提高粉碎和分級效果。第二十二張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月23循環(huán)管式氣流磨優(yōu)點：主機結構簡單，操作方便；粉碎的同時具有自動分級功能；主機設備體積小，生產能力大；產品細度好，可

12、至30.2m。缺點：氣流與物料對管內壁的沖刷、磨損太嚴重，因此不適合硬度較高的材料的細化。粉碎效率是各類氣流磨中最低的，能耗最大。第二十三張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月24扁平式和循環(huán)管式氣流磨有一共同點，即第一次撞擊是物料在氣流作用下，借助于管壁或板實現的，以后的撞擊才可能是顆粒之間的撞擊。對管壁的磨損和對產品的污染不可以加工較硬的物料第二十四張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月靶式氣流粉碎機（Target Type Fluid Energy Mill） 利用高速氣流挾帶物料沖擊在各種形狀的靶板上進行粉碎。除物料與靶板發(fā)生強烈沖擊碰撞外，還發(fā)生物料與粉碎室壁多次的反彈粉碎，因此

13、，粉碎力特別大，尤其適合于粉碎高分子聚合物、低熔點熱敏性物料以及纖維狀物料。根據原料性質和產品粒度要求選擇不同靶板形狀。靶板作為易損件，必須采用耐磨材料制作，如碳化物、剛玉等 。 第二十五張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月早期靶板式氣流磨結構早期靶式氣流粉碎機：物料由加料管進入粉碎室，經噴嘴噴出的氣流吸入并加速，再經混合管進一步均化和加速后，直接與沖擊板（靶板）發(fā)生強烈碰撞。為了更好地均化和加速，混合管大多做成超音速縮擴型噴管狀。粉碎后的細顆粒被氣流帶出粉碎區(qū)，進入位于沖擊板上方的分級區(qū)進行分級，經分級的顆粒被氣流帶出機外捕集為成品，粗顆粒返回粉碎區(qū)再行粉碎。粉碎產品較粗，動力消耗也較大

14、，因而應用受到限制。 Jet NozzleMixing PipeFeedComminuting RoomImpacting Target第二十六張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月27靶式氣流粉碎機工作原理：粉碎物料在混合管中與高壓氣流相混合并加速，高速沖擊靶板而粉碎。細粉隨氣流從出口排出，并進入分級器中分級；粗粉返回加料斗重新導入粉碎室繼續(xù)粉碎。為了更好地混合和加速，混合器大多做成超音速噴管狀。第二十七張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月 （a）物料經過噴嘴 （b）物料不經過噴嘴 單噴式氣流粉碎機的二種粉碎方式示意圖 第二十八張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月靶式氣流粉碎機優(yōu)點

15、：簡單、操作方便。粉碎力特別大，粉碎效率高，尤其運用于低熔點、熱敏性物料以及高分子聚合物的粉碎。缺點：產品較粗，能耗大。高速運動的物料顆粒和氣流對靶板有強烈的沖蝕作用，靶板磨損嚴重，會造成產品的污染。QBN450型靶式氣流粉碎機 第二十九張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月30對噴式氣流粉碎機對噴式氣流粉碎機，又稱逆向噴射磨，是一種物料在超音速氣流中自身產生對撞而實現超細粉碎的裝置。特點：利用相對運動的氣流，顆粒從第一次撞擊開始就依靠相互之間的沖撞，減少了對管壁的磨損和對產品的污染，可以加工較硬的物料。第三十張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月31對噴式氣流粉碎機對噴式氣流粉碎機最早出

16、現于德國，我國從20世紀80年代初開始從國外引進該類粉碎機，并自主開發(fā)、生產。目前，國內用得較多的是特羅斯特型（Trost Jet Mill）、馬亞克型（MJP）和QLM型等。第三十一張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月32對噴式氣流粉碎機工作原理：物料由料斗進入，被加料噴嘴噴出的高速氣流噴入粉碎室，同時粉碎噴嘴將分級室落下的粗粒噴入粉碎室，物料對撞并被粉碎后，隨氣流上升至分級室。在分級室，氣流形成主旋流，使顆粒發(fā)生分級。由于粗粉位于分級室外圍，在氣流帶動下，退回粉碎室進一步粉碎，細粉經中間出口排到機外進行氣固分離和產品回收。第三十二張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月Trost Je

17、t Mill的工作原理：第三十三張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月34流化床對撞式氣流粉碎機流化床對撞式氣流粉碎磨：將對噴原理與流化床中膨脹氣體噴射流相結合。流化床式氣流粉碎機是德國20世紀80年代的新產品，主要生產廠家是德國Alpine公司，美國、日本、中國也有公司生產。QLD流化床式氣流粉碎機第三十四張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月35工作原理：第三十五張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月36流化床對撞式氣流粉碎機工件原理：物料通過閥門進入料倉，螺旋將物料送入研磨室；空氣通過逆噴嘴噴入研磨室使物料呈流態(tài)化。被加速的物料在各噴嘴交匯點匯合，在此，顆?；ハ鄾_撞、摩擦、剪切而粉

18、碎。粉碎的物料由上升氣流輸送至渦輪式超細分級器，細粉產品經出口排出，較粗的顆粒沿機壁返回磨礦室，尾氣進入除塵器排出。第三十六張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月37流化床對撞式氣流粉碎機粒子在高速噴射氣流交點碰撞，該點位于流化床中心。靠氣流對粒子的高速沖擊及粒子間的相互碰撞而使粒子粉碎，與腔壁影響不大。磨損大大減弱。流化床內對撞氣流交匯點示意圖第三十七張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月（a）物料經過噴嘴 （b）物料不經過噴嘴 流化床對噴式氣流粉碎機的兩種形式結構示意圖 第三十八張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月產品細度高（d50=310m），粒度分布窄且無過大顆粒；粉磨效率高，

19、能耗低，產量大，比其它類型的氣流磨節(jié)能50%；采用剛玉、碳化硅或PU（環(huán)）等作易磨件因而磨耗低，產品受污染少，純度高，可加工無鐵質污染的粉體，也可粉碎硬度高的物料；結構緊湊，簡單；噪音??；可實現操作自動化。但造價較高。 第三十九張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月（a）平面匯聚式 （b）空間匯聚式 流化床對噴式氣流粉碎機的二種粉碎室結構形式示意圖第四十張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月41流化床對撞式氣流粉碎機優(yōu)點：粉碎效率高，能耗低：氣流帶顆粒呈多角度對撞，作用力大，粉粒的受力復雜，外加的能量被粉粒充分吸收，噴射功損耗少；把流化床原理與平臥式渦輪超細分級器相結合，使細料及時排出，減

20、少了因細粉過粉碎而損失的能量。與圓盤式氣流磨相比，平均能耗減少3050% 。第四十一張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月42流化床對撞式氣流粉碎機磨損輕，污染少：從第一次撞擊，粉粒主要是進行相互之間的沖撞，對室外壁沖撞少。設備體積小，占地面積少：在同等生產能力的前提下，流化床對撞式氣流磨比圓盤式氣流磨體積減少1015%，占地面積減少1530%。自動化程度高，噪聲小，生產能力大，適合于大規(guī)模工業(yè)化生產。第四十二張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月43流化床對撞式氣流粉碎機缺點：顆粒不斷高速沖擊分級葉片，在生產超硬粉粒時，分級葉片的磨損仍很嚴重。應用：高硬物料、高純物料、難粉碎層狀非金屬礦

21、、熱敏性和密集氣孔性物料等。第四十三張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月流化床對撞式氣流粉碎機與靶式氣流磨的區(qū)別利用一對或若干對噴嘴相對噴射時產生的超音速氣流使物料彼此從兩個或多個方向相互沖擊和碰撞而粉碎。由于物料高速直接對撞，沖擊強度大，能量利用率高，可用于粉碎莫氏硬度10級以下的各種脆性和韌性物料，產品粒度可達亞微米級。還克服了靶式靶板和循環(huán)式磨體易損壞的缺點，減少了對產品的污染，延長了使用壽命。是一種較理想和先進的氣流粉碎機。 第四十四張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月氣流粉碎機生產線的基本構成示意圖 氣流粉碎機生產線的基本構成第四十五張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月帶

22、有多個單氣流分級器的氣流粉碎機生產線示意圖 第四十六張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月惰性氣體氣流粉碎機典型的氮氣氣流粉碎機生產線示意圖 第四十七張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月48影響氣流粉碎的因素粉料的物性硬度粘性進料粒度粉碎時的工藝參數氣體壓力及流量的大小加料速度3 氣流粉碎工藝參數的研究第四十八張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月3 氣流粉碎工藝參數的研究氣流粉碎機的參數研究包括幾何參數和工藝參數。幾何參數包括噴嘴直徑、噴嘴與噴嘴（或靶）間的軸向距離、粉碎室直徑等。工藝參數主要包括：原料初始粒度、分級輪頻率、工質壓力（氣流速度）、引射壓力（進料速度）等。第四十九張，P

23、PT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月氣流速度氣流速度即為空壓機所輸送的氣體通過噴嘴進入粉碎室時的速度。設在高速氣流中運動的顆粒，其質量為m，高速氣流賦予它的運動速度為w，則該顆粒所具有的動能為：E=0.5mw2。動能E只有一部分用于物料顆粒的粉碎上，這部分的動能記為E。當物料顆粒對著沖擊板或對著正在運動的其它顆粒發(fā)生沖擊碰撞時，這部分能量用下式表示：式中，wi發(fā)生沖擊碰撞時顆粒所具有的速度； 沖擊碰撞后顆粒速度的恢復系數，1。第五十張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月假設脆硬性的物料顆粒是絕對彈性體，則顆粒沖擊破壞所需的功，可以表示為： 式中，物料的強度極限；E 物料的彈性模量；物料的密度；

24、m 顆粒的質量。顯然，為了使物料顆粒發(fā)生粉碎，必要的條件是：便可以求出使顆粒發(fā)生粉碎所必需的沖擊速度wi：第五十一張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月進料速度（進料量）進料速度是影響粉碎效果的重要參數之一。進料速度主要由粉碎區(qū)的持料量決定。進料速度的大小決定粉碎室每個顆粒受到的能量的大小。當加料速度過小，粉碎室內顆粒數目不多時，顆粒碰撞機會下降，顆粒粒徑變大；當進料速度過大時，粉碎室內的顆粒濃度增加，每個顆粒所獲得的動能減少，導致由碰撞轉變成顆粒粉碎的應變能變小，顆粒粒徑增加，顆粒粒度分布大，因此尋找最佳進料速度是很重要的。第五十二張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月氣流粉碎的持料量氣

25、流粉碎的持料量與粉碎區(qū)的顆粒體積濃度的關系為：MH=V(1-)s+G式中，MH氣流粉碎機的持料量，kg； 氣流粉碎分級區(qū)中有效空間體積，m3； （1-）氣流粉碎分級區(qū)顆粒所占體積與氣流所占體積的比值，即Vs/V； s固體顆粒的密度，kg/m3； 流化床氣流粉碎區(qū)底部填料量，與流化床底部結構有關，kg。通過實驗發(fā)現流化床氣流粉碎機磨腔中的持料量對粉碎效果和出料粒度的穩(wěn)定性有重要影響，持料量的大小與氣流粉碎機的結構大小、底部形狀，粉碎物料的密度和流動參數相關。第五十三張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月分離距離兩噴嘴末端的距離或噴嘴末端與靶的距離稱為分離距離。對噴嘴-靶式粉碎機，隨著分離距離的

26、減小，粉碎速度增大，顆粒粒徑減??；對噴嘴-噴嘴式粉碎機，顆粒尺寸隨分離距離的增加略有減小。但是經噴嘴噴射出的流體速度的衰減很快，如果分離距離太大，粉碎室里顆粒所獲得的動能將會減少，所得的產品粒徑就會增加，影響了粉碎效果。第五十四張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月 通常所說的音速指聲波在空氣中的傳播速度 音速不是固定的，與傳播介質的物性、熱力狀態(tài)有關對理想氣體，音速只與溫度有關對實際氣體音速a不僅與溫度T 有關，還與氣體的壓力P或比體積v有關 水蒸氣中的音速也借用上式計算，其中的k值按前述經驗值選取 流道中氣體熱力學狀態(tài)不斷變化，沿程不同截面上音速各不相同，對特定截面一般都強調為“當地音速

27、”。 4 超聲速原理第五十五張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月注意：1）聲速是狀態(tài)參數，因此稱當地聲速。 如空氣，2） 馬赫數 (Mach number)（subsonic velocity）（supersonic velocity）（sonic velocity）亞聲速聲速超聲速0 =331.2m/s-20 =318.93m/s20 =343m/s第五十六張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2157 流速改變與壓力變化的關系 對于流體可逆流動，過程的技術功可表達為 工程上常有將氣流加速或加壓的要求。 氣流的這種加速或擴壓過程可以僅利用氣流的熱力學狀態(tài)或運動狀態(tài)變化來實

28、現，無需借助其它機械設備 4 超聲速原理第五十七張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2158 管道中流動氣流不作軸功，忽略重力位能變化 討論中的流體流速c一般應為正值，k、M2 也是正值式中dc與dP反號氣體的流速變化與其壓力的變化方向相反氣流加速c00壓力P反之亦然第五十八張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2159噴管 噴管和擴壓管氣流通過后能令氣流P，c的流道擴壓管氣流通過后能令氣流P ，c 的流道 流速改變與流道截面積變化的關系 氣流速度與壓力的反方向變化需通過管道截面積有規(guī)律地變化來促成 。 根據氣體流動的連續(xù)性方程及絕熱過程方程 第五十九張，PP

29、T共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2160對于亞音速流（M1） 氣體的流速將隨流道截面積反向變化 噴管漸縮狀擴壓管漸擴狀 0噴管(A,c)亞音速流（M1） 擴壓管(A,c)亞音速流（M1）0氣體的流速將隨流道截面積同向變化 噴管漸擴狀擴壓管漸縮狀 根據以上討論，顯然漸縮噴管只能將氣流加速至音速。噴管(P,c)超音速流（M1） 擴壓管(P,c)超音速流（M1） 氣流在漸縮噴管出口截面上達到當地音速時，對應有一極限出口壓力P2，此后，任由噴管出口外的介質壓力Pb下降，噴管出口截面上的氣流壓力仍維持為P2。第六十一張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2162 氣流在縮放

30、噴管的喉部處達到當地音速 拉伐爾噴管c=a 若想令氣流從亞音速加速至超音速噴管截面積應先收縮，后擴大縮放噴管，亦稱拉伐爾噴管第六十二張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月 對可壓流動來說，如想讓氣流沿管道軸線連續(xù)的從亞聲速加速到超音速，即始終保持速度總是增加的，則管道應該先收縮后擴張，中間為最小截面，即喉道。這種形狀的管道稱為拉瓦爾噴管。（2）超音速噴嘴的設計 第六十三張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月（a）亞音速射流噴嘴 （b）音速射流噴嘴 （c）超音速射流噴嘴 常用射流的噴嘴形式 （2）超音速噴嘴的設計 第六十四張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）超音速噴嘴的設計 超音速

31、噴嘴一般有四部分構成：穩(wěn)定段、亞音速漸縮段、喉部臨界截面和超音速擴散段，如圖所示。這四部分應當用光滑圓弧相連接，構成一個光滑的內腔型面。超音速噴嘴結構示意圖 第六十五張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月氣流的三種參考狀態(tài)聲速計算公式a= 當中，對于定熵過程的流體，流體的溫度 T與流體速度V是相關的，即T是V的函數，亦即聲速a也是V的函數 a=f（v）。因此可以把a和v放在一個坐標系上表示：已知任意狀態(tài)計算滯止狀態(tài)的參數：第六十六張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月噴嘴的基本類型（1）氣流速度與通道截面的關系M1時，dA/A與dV/V異號，流速與截面積變化反向，截面積變小，速度變大；M1

32、時，dA/A與dV/V同號，流速與截面積變化同向，截面積變大，速度變大；M =1時， dA/A=0，臨界狀態(tài)發(fā)生在通道截面無變化的地方。第六十七張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月噴嘴的基本類型（2）1、漸縮噴嘴2、出口為臨界參數的漸縮噴嘴3、縮放噴嘴（拉瓦爾噴嘴）第六十八張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月噴嘴的選擇1、已知滯止參數和出口速度或馬赫數 a：M1選擇漸縮型噴嘴 b：M1選擇縮放型噴嘴2、已知滯止參數和出口壓力Pe 臨界壓力與滯止壓力的關系： a： 選擇漸縮型噴嘴； b： 選擇縮放型噴嘴。第六十九張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月噴嘴各截面參數的計算（1）1、任意截

33、面狀態(tài)與滯止狀態(tài)的關系2、臨界狀態(tài)與滯止狀態(tài)的關系 3、任意截面與臨界狀態(tài)的關系第七十張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月參數計算（2）1、已知滯止參數及出口速度通過V/V*的關系求M，進而計算所有參數2、已知滯止參數及出口馬赫數根據馬赫數可求出所有截面的參數3、已知滯止參數及出口壓力通過出口壓力與滯止壓力的關系求出出口截面馬赫數，進而計算出口截面參數第七十一張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月例子：一臺蒸汽噴射器的噴嘴，使用的蒸汽壓力P0=1.0MPa，T0=200，流量Q=2kg/s， 要求出口壓力50000Pa。求噴嘴主要參數。 過熱蒸汽絕熱指數1.30，氣體常數0.4615 ，

34、蒸汽密度4.6083 。第一步：選擇噴嘴類型1、計算臨界壓力比2、計算出口壓力比 需采用拉瓦爾噴嘴第二步：計算出口馬赫數第三步：計算出口截面參數第四步：計算臨界截面參數第五步：計算幾何尺寸第七十二張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月簡圖第七十三張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月4.顆粒在射流中的特性分析 射流壓力 已知噴嘴內部任意截面處的壓強P1可以表達為 其中，P0是總壓（滯止壓強），M1是噴嘴內部任意截面處的馬赫數，k是工質的絕熱指數，對于空氣而言，k=1.4。第七十四張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月 對射流由噴嘴噴出后的情況進行分析。Pe是周圍流體的壓強P2是截面的壓強

35、。 很明顯，P2Pe，而且速度u2越大，壓強P2越小。第七十五張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月 射流溫度 已知噴嘴內部任意截面處的溫度T1可以用下式來表示公式說明射流在經噴嘴加速的過程中溫度會降低，這種現象被稱為焦耳湯姆遜效應，或節(jié)流效應。這是氣流粉碎的一大特點，它對于粉碎低熔點（或低軟化點）和熱敏性物料是非常有益的。第七十六張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2177噴管(nozzle)計算 通常依據噴管進口處的工質參數(P1、t1)和背壓(Pb),并在給定流率的條件下進行噴管的設計計算 設計計算的目的在于確定噴管的形狀和尺寸 校核計算的目的則在于預測各種條件下的噴

36、管工作情況，即確定不同情況下噴管的流量和出口流速 1) 流速計算 2) 流量計算 第七十七張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月i噴管出口速度 對噴管，由能量方程一般噴管進口處的氣流速度遠小于出口速度(c1 c2)（任何工質，不論可逆與否） 對于定比熱容理想氣體 h0、h1、h2分別取決于噴管進、出口處氣流的熱力狀態(tài)第七十八張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月ii初、終狀態(tài)與流速的關系 對于定比熱容理想氣體、可逆絕熱流動過程 或噴管出口流速c2取決于氣流的初態(tài)及氣流在出口截面上的壓力P2對滯止壓力P0之比當初態(tài)一定時，c2則僅取決于(P2/P0) 式中T0、P0、v0為滯止參數，取決于氣

37、流的初態(tài)c1較小時，可用噴管進口壓力P1代替P0第七十九張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月 c2隨(P2/P0)的變化關系如圖示 (P2/P0)=1時，c2=0(P2/P0)從1逐漸減小時，c2增大氣體不會流動初期增加較快，以后則逐漸減緩 理論上當 P2=0時，c2將達到 c2,max 實際上，P20時，比體積v2要求噴管出口截面無窮大c2隨(P2/P0)的變化關系此流速不可能達到 第八十張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月iii臨界流速和臨界壓力比 氣流在喉部截面處達到當地音速該截面稱為臨界截面，截面上的氣流參數相應稱為：臨界壓力Pcr、臨界比體積vcr 臨界流速(ccr)ccr=

38、a 臨界流速ccr與臨界壓力Pcr應有以下關系：Ccr等于當地音速a 縮放噴管的最小截面處稱為噴管的喉部縮放噴管兩式合并第八十一張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月由過程方程 定義 臨界壓力比氣流速度達到當地音速時的壓力與滯止壓力之比 以上為定比熱容理想氣體可逆絕熱流動過程的分析結論 上式整理，得第八十二張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月臨界壓力比cr僅與氣體的熱容比k有關 僅取決于氣體的性質；對變比熱容理想氣體k值應按平均比熱容確定；對水蒸氣k為經驗數值而非熱容比 對雙原子氣體k=1.4，臨界壓力比cr=0.528 如取: 過熱汽的k=1.3，則cr=0.546干飽和汽k=1.13

39、5，則cr=0.577概括起來，氣體的臨界壓力比cr接近等于0.5 臨界壓力比cr是噴管中流體流動從亞音速過渡到超音速的轉折點。第八十三張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月 對給定的定比熱容理想氣體（k值一定），臨界流速ccr僅取決于滯止參數P0、v0，或滯止溫度T0 由于滯止參數可由初參數確定 臨界流速僅取決于進口截面上的氣流初參數 臨界壓力比下氣流達到當地音速臨界流速第八十四張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月2)流量計算 由連續(xù)性方程知，對流道任一截面質量流率相同經整理可得 在噴管出口截面處 第八十五張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月它們的依變關系如圖所示 流量隨(P2/P

40、0)的變化關系 對于一定的噴管，當進口氣流狀態(tài)一定時流量僅取決于(P2/P0)i漸縮噴管工作情況 背壓噴管出口外的介質壓力PbPb到達臨界壓力比cr時P2，出口達到臨界流速ccr，即當地音速Pb=P2 =Pcr =cr P0 當背壓Pb高于臨界壓力Pcr時且有Pb=P2PbP2第八十六張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月流量隨(P2/P0)的變化關系 此后，背壓Pb如再降低，由于漸縮噴管中流道截面積始終是收縮的，氣流截面不可能得到擴展，任由背壓下降，噴管的出口壓力將仍然保持為P2=Pcr，氣流的膨脹、加速也就到此為止，即漸縮噴管的最大出口速度就是當地音速Pb 隨出口流速c2 ccrP2第八

41、十七張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月 在PbPcr的情況下，為了使氣流能夠充分膨脹實現從亞音速到超音速的過渡，此時應采用縮放噴管噴管喉部處的壓力為臨界壓力Pcr，流速為當地音速a 從噴管的收縮段看來，喉部截面上的流量為前述按喉部截面積Amin所確定的最大流量 按連續(xù)性方程，縮放噴管所有截面上的流量應該都等于其喉部截面上的流量對于縮放噴管，盡管當背壓Pb繼續(xù)降低時其出口截面上的氣流速度會增大，但流量卻不會增加，將始終等于上述最大流量值 ii縮放噴管工作情況PbP2Pcr第八十八張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月5 氣流粉碎機中的分級器離心葉輪分級器的常用結構形式 (a)直葉片 (b

42、)斜葉片 (c)弧形或折葉片 (d)柱形葉輪分級器外形 (e)錐形葉輪分級器外形第八十九張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月906 氣流粉碎系統在氣流粉碎工藝系統中，包括氣流磨、氣流產生設備、氣流凈化和處理設備、加料裝置、成品收集設備、廢氣流夾帶物料的捕集回收設備等輔助設備。常溫空氣氣流粉碎系統過熱蒸汽氣流粉碎系統流化床對噴超細粉碎工藝系統易燃易爆物料的氣流超細粉碎系統超聲速靶式氣流粉碎工藝系統第九十張，PPT共一百頁，創(chuàng)作于2022年6月常溫空氣氣流粉碎系統空氣壓縮機送出一定溫度的壓縮空氣，經冷卻器冷卻后，壓入貯氣罐，再在干燥器中除油、除水，成為純凈的常溫壓縮空氣。然后分為兩路，一路進入噴射式加料器，使粉粒加速，另一路進入氣流磨。被粉