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2018年第37卷第3期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·861·化 工 进展流场形态对旋风分级器性能的影响孙占朋1，孙国刚1，2，独岩1（1中国石油大学(北京)化学工程学院，北京102249；2过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室，北京102249）摘要：气流分级器性能的优劣很大程度上取决于流场分布，改变常规旋风分级器的切向进风口位置，在分级空间建立不同类型的离心流场，采用数值模拟和分级试验手段分析了分级流场形态对颗粒运动过程和分级性能的影响。
结果表明，传统旋风分级器边壁下行流造成粗粉中细颗粒夹带较多，影响分级精度；新型旋风分级器内形成上下两个旋涡，上旋涡均为上行气流，其流量约占总风量的80%，下旋涡携带细颗粒较少，降低了细颗粒进入粗组分的概率；上旋涡可实现对边壁区的细颗粒的轴向淘洗、再分级，提高了分级精度。
试验结果表明，入口气速从10m/s 增加至22m/s 。
相较于传统旋风分级器，新型旋风分级器的分级性能明显改善，分级精度指标平均提高27%，压降损失为传统旋风分级器的53%～62%。
关键词：粉体技术；旋风分级器；流场形态；数值模拟；分级性能；粒度分布中图分类号：TQ051.8 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）03–0861–06 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-1116Effect of flow field pattern on particle classification performance of acyclone classifierSUN Zhanpeng 1，SUN Guogang 1，2，DU Yan 1（1School of Chemical Engineering ，China University of Petroleum ，Beijing 102249，China ；2Beijing Key Laboratoryof Process Fluid Filtration and Separation ，Beijing 102249，China ）Abstract ：The particle classification performance of air classifier mainly depends on the flow field distribution. Two cyclone classifiers were designed which characterized by different air inlet positions. The effect of flow field pattern on particle tracking and classification performance was investigated by using numerical simulation and classification experiments. The results showed that some fine particles were carried into coarse powder by the downward stream near the wall ，which aggravates the fine particle entrainment and impairs the classifying accuracy. Two vortexes were formed in the new type cyclone classifier. The upper vortex with 80% of the total air volume moves upward and classifies the fine particles secondarily near the wall ，which helps to improving classification efficiency. The downer vortex carries little fine particles ，which decrease the particle entrainment in coarse powder. When inlet air velocity varies from 10 m/s to 22m/s ，classifying accuracy index increases 27% on average and the pressure drop decrease to 53%—62% compared with the traditional cyclone classifier.Key words ：powder technology ；cyclone classifier ；flow field pattern ；numerical simulation ；classification performance ；particle size distribution颗粒分级作为粉体加工制备与应用的一项基本处理技术，广泛应用于矿物加工、建材、冶金等领域[1]。
涡流分级机的分级轮研究刘丹;宋扬【摘要】在分级系统中,分级轮对于物料的分散、分级起着非常重要的作用.通过分析气体在分级轮中所受的作用力,推导出分级粒径公式,并得出分级轮的风量、转速与分级粒度及分级精度的关系.【期刊名称】《化工装备技术》【年(卷),期】2013(034)003【总页数】4页(P6-9)【关键词】分级轮;分级粒径;颗粒;结构;涡流分级机【作者】刘丹;宋扬【作者单位】沈阳飞机研究所粉体公司;沈阳远大铝业集团【正文语种】中文【中图分类】TQ051.80 前言分级轮是涡流分级机的重要组成部分之一，对于物料的分散、分级都起着非常关键的作用。
在设备分级的过程中，分级轮的周围形成高速旋转的气-固两相流。
分级轮相当于一个圆筒状的筛子，细颗粒通过旋转的圆筒通道后，被收集成为细粉，粗颗粒则被甩出，成为粗粉。
气流的速度由分级轮的速度来控制，通过调节分级轮的速度可控制固体颗粒的离心力，达到控制粒度和分级精度的目的。
分级轮的形式多种多样，通过调整叶片的数量、形状、大小等参数可实现不同要求的分级操作。
分级轮主要由底盘、环盘和均匀分布的分级轮叶片构成（见图1）。
图1 分级轮根据分级轮叶片角度的不同，可分为正角度叶片、径向叶片和负角度叶片分级轮三种，如图2所示。
为了便于讨论，需要建立气体在这三种不同叶片角度分级轮中的流场模型，因此作如下假设:（1）所用气体为理想气体；（2）分级轮叶片的数量趋于无限多，厚度趋于无限薄；（3）在相同半径附近的气体密度相同。
图2 分级轮的三种叶片形式1 气体在分级轮中的作用力分析分级轮的叶片角度可设为-β、+β和0，本文主要分析气体在负角度（-β）叶片分级轮中的速度分布，并由此建立一个直角坐标系（见图3）。
在分级轮的叶片间隙中取一个气体微元，设该微元长度为d s，宽度为d h，厚度为b，密度为ρ，因此其质量d m=ρd s·d h·b。
图3 负角度叶片分级轮上的微元1.1 垂直于流动方向的受力分析随着分级轮的转动，半径为Rc处的弯曲流道产生垂直于叶片流道的离心力(V2/Rc)d m。
基于涡流空气分级机的淀粉分级数值模拟与优化楼琦; 赵介军; 俞建峰【期刊名称】《《食品与机械》》【年(卷),期】2019(035)009【总页数】6页(P116-121)【关键词】涡流空气分级机; 数值模拟; 分割粒径; 参数优化【作者】楼琦; 赵介军; 俞建峰【作者单位】江南大学机械工程学院江苏无锡 214122; 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡 214122【正文语种】中文淀粉是粮食重要的组成部分，因其具有来源广泛、可完全降解、可再生及价格低等优点备受关注[1]。
马铃薯淀粉是淀粉中常见的种类，但是不同品种的马铃薯在不同的生长环境下，其淀粉的颗粒粒径和形貌有很大差异。
例如玉米、小麦、木薯等植物中淀粉粒径为1～35 μm，但马铃薯中原淀粉的粒径为10～100 μm[2]，与其他种类的淀粉颗粒相比，马铃薯淀粉颗粒的粒径较大、粒径分布范围更广。
研究表明：当马铃薯淀粉的颗粒粒径为10～30 μm，淀粉糊黏度呈现最小值[3]；淀粉颗粒的粒径越小，其比表面积和表面活化能越大，具有更好的分散性、吸附性、溶解性、流动性和易被人体吸收消化等特点[4]。
为获得粒径较小且粒径分布范围更为均匀的马铃薯淀粉颗粒，可采用干法分级技术来实现。
涡流空气分级机作为一种粉体干法分级设备，具有能耗小、处理量大及分级效率高等优点，广泛应用于化工、医药、矿物加工与食品等行业[5]。
目前对于涡流空气分级机的研究主要集中于分级轮的结构参数(叶片的形状[6-7]、分级轮的整体形状[8]、叶片安装角度[9]、叶片数量[10])、操作参数(加料速度、分级轮转速及进风速度[11-14])以及颗粒预分散对粉体分级的影响，但是针对马铃薯淀粉颗粒的分级，如何进行涡流空气分级机的工作参数的优化尚未见相关研究报道。
试验拟采用流体力学仿真软件Fluent 17.0对涡流空气分级机马铃薯淀粉的分级过程进行数值模拟，利用RNG k-ε双方程模型分析分级机内的湍流流动，用DPM模型模拟不同粒径的马铃薯淀粉颗粒的运动轨迹。
分级选矿设备涡流空气分级机分级选矿的三大操作参数
分级选矿设备在选矿联合作业过程中的地位是非常重要的，分级效果的对选矿效果的影响也是显而易见的。
涡流空气分级机是具有新技术和新功能的分级机，它具有三大重要操作参数分别是是：进料速度、转笼转速、风量。
在进行分级机作业过程中，可通过调整这三项操作参数来确定分级机的结构尺寸。
适当合理运用这三项操作参数可提高分级效率与分级精度。
1、涡流空气分级机的进料速度
进料速度的大小决定了粉体处理量和产量，所以对分级机作业影响非常大。
如果想达到节能效果，就必须增加进料速度。
但在分级过程中进料速度的增加也意味着分级效率和分级精度的下降。
因此，在操作过程中要注重分级效果和精度的数据，不能一味提高进料速度。
2、涡流空气分级机的转笼转速
转笼转速的大小很大程度上影响分级性能，因此，在分机过程中参考转笼转速的数据是非常重要的。
转速的提高可明显降低分级粒径，但是转速的设置也许受到机械本身的限制，不能影响设备的加工和运转，不能简单地以增加转速来实现超细分级。
3、涡流空气分级机的风量
分级机的风量大小决定了分级粒径的大小。
风量太大粘滞力就变大，部分粗物料则有可能被带进细物料，分级粒径增大。
如果风量太小，则不利于细粉的迅速排出，影响分级产量和效果。
涡流空气分级机在进行物料分级中，必须严格控制进料速度、转笼转速、风量这三个操作参数。
随着选矿条件和选矿物料的变化及时调整参数大小来达到最好的选矿效果。
气流分级机操作参数对分级性能的影响陈海焱;陈文梅;胥海伦【期刊名称】《四川大学学报（工程科学版）》【年(卷),期】2006(038)003【摘要】在一定的假设条件下导出的气流分级机切割粒径公式,建立了切割粒径与操作参数(分级轮转速、流量和颗粒密度)的关系.在实际分级过程中,影响分级的因素很多,这些因素会造成分级机的分级实验值与切割粒径公式计算值不一致,甚至相反的结果.利用自制的TCF-360叶片转子型离心式气流分级机,对其操作参数进行了系统的实验研究,得出了分级机操作参数与切割粒径和分级精度的相互关系,证明了分级机的转速、流量、二次风大小、分级区的气固浓度和进料粒度组成等操作参数均对分级机的性能有重要的影响.平衡改变分级机的流量与转速,切割粒径变化不大,分级精度和分级轮的磨损却随流量和转速的增加而增加.研究结果对分级机合理的操作参数的选取和结构设计具有一定的指导作用.【总页数】5页(P87-91)【作者】陈海焱;陈文梅;胥海伦【作者单位】四川大学,化工学院,四川,成都,610065;西南科技大学,环境工程学院,四川,绵阳,621010;四川大学,化工学院,四川,成都,610065;西南科技大学,环境工程学院,四川,绵阳,621010【正文语种】中文【中图分类】TQ051.84【相关文献】1.超细粉碎分级机二次进风口结构对分级性能影响的数值模拟 [J], 侯运丰;卢周丽;叶旺盛2.二次风量对LNJ-36A型气流分级机分级性能的影响 [J], 曾川;刘传慧;陈海焱;张明星;付瑜;王晓天3.气流预分散对涡流空气分级机分级性能的影响 [J], 郭丽杰;刘家祥;王京刚;陈贯坤4.涡流空气分级机转笼底盘结构对分级性能的影响 [J], 赵海朋;任成;张来龙;刘家祥;于源5.变截面叶片分级轮对气流分级机分级性能的影响 [J], 于昂;俞建峰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
进料位置与风速对旋风分级器颗粒分级效果的影响孙占朋;孙国刚;独岩【摘要】根据旋风分级器内气流速度分布特点进行了进料区域划分,运用非稳态离散相模型和分级实验对比了3个代表性进料位置对颗粒运动轨迹及分级精度的影响,分析了1μm和10 μm颗粒在不同区域内的受力情况.结果表明,边壁区域进料造成粗组分中细粉夹带现象严重,分级精度差;中部进料区域内流场强度大,粗颗粒受离心力强,细颗粒受轴向气流曳力大,有利于减少颗粒在分级区的停留时间,实现粗、细颗粒的快速分级,对改善分级精度有利;中心位置进料延长了粗颗粒的分级运动路程,增加了粗组分跑损的概率,模拟计算15μm的粗颗粒进入细组分的质量分数达到11.7％.经实验验证,入口气速在10～22 m.S-1,中部区域进料时分级后粗、细组分粒度分布曲线重合区面积最小,分级粒径比率值平均提高了25.3％,研究结果为离心气流分级设备的进料位置设计提供了一定的指导.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2018(069)004【总页数】8页(P1324-1331)【关键词】粉体技术;旋风分级器;进料位置;数值模拟;粒径分布【作者】孙占朋;孙国刚;独岩【作者单位】中国石油大学(北京)化学工程学院,北京102249;过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)化学工程学院,北京102249;过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)化学工程学院,北京102249;过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室,北京102249【正文语种】中文【中图分类】TQ051.8旋风分离器因其结构简单，无运转部件，目前在石油、化工、冶金、能源、环境等诸多领域得到广泛应用[1-3]。
大多数情况下旋风分离器被用作气固分离、除尘设备，提高分离效率、降低能耗成为研究者的追求目标[4-8]。
利用旋风分离器内的旋流作用也可以实现颗粒分级的目的，称为旋风分级器，传统旋风分离器直接用于分级操作时分级精度较差[9-11]，由于气流携带物料切向进入分级器后，大量细颗粒混入边壁区域的粗组分中而难以被气流带出，造成粗产品中夹带细粉较多。
