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XK-200型涡轮式气流分级机的工作原理

涡轮式气流分级机是根据矿物颗粒的大小不同,在旋转气流场内受到的离心力大小不同的原理进行分级的。它的工作过程是一个系统工程,从进料口加料到粉碎,到粉碎后的粗细混合粉的飘升,再到混合粉被分级叶轮分级成需要的成品,整个过程是一个相互联系、相互制约的。因此,在研究涡轮分级机模型设计时应结合粉碎原理来研究。

在拉伐尔喷嘴的作用下,来自空气压缩机的压缩空气(超音速喷嘴进口设计压力为700O00Pa),在进入分级机的混合区时产生了高超音速气流,这股高超音速气流所具有的能量是粉碎物料所必需的能量,因此,气流速度的大小是决定粉碎粒径大小的一个最主要的因素。分级机下端的超音速喷嘴产生的四股超音速气流两两相向运动,在中点处发生撞击,这将产生一个较窄的高浓度湍动区,为强化颗粒的传递速度提供了良好的条件。开始,在撞击区颗粒浓度很高,随着撞击过程的进行,撞击区的颗粒浓度将逐渐降低,但随着混合区中被除数流化了的粉料不断涌入撞击区,撞击区颗粒浓度又再次升高,随后又有新的撞击发生,在这样反复的撞击中,物料被粉碎成了细小粉末。

同时,在分级机的电机带动下,叶轮在筒体内作高速旋转运动,使得从叶轮外缘到筒体内壁间形成一环形分级区,并且在分级机的顶端出料口抽风机的作用下,被粉碎的物料随着气流向上运动到分级区。在抽风机作用下,分级区内形成负压(该设备的设计出口负压为一8000Pa),其中以涡轮中心的负压 。再加上涡轮的旋转运动及二次风的作用,使得气流呈螺旋状向分级轮中心运动。若假设颗粒向涡轮中心运动的径向速度为Vr,与惯性离心力产生的背向涡轮中心的速度为Vb,即所谓的径向沉降速度。沉降速度因颗粒大小而不同。当Vb Vr时,颗粒将通过涡轮叶片从叶轮外缘进入到涡轮中心,经出料口到集粉器收集,但只有当颗粒通过分级叶片宽度的时间少于分级轮转过叶片夹角(该设备的叶片夹角为7.5度)时,微粉颗粒才能经出料口进入集粉器,否则即使Vb Vr,颗粒也会被高速旋转的叶片击出;当Vb Vr时,颗粒将被甩离涡轮;当Vb=Vr时,颗粒在一确定的半径上处于平衡状态,这是一种理想的状态,此时,颗粒的粒径就是我们所说的分级粒径。涡轮分级机的分级粒径大小与涡轮转速、抽风机风量(或风压)、超音速喷嘴的进口压力(即喷嘴产生的速度大小)及分级机的结构参数等有关。对于一个结构尺寸确定的涡轮分级机,通过改变前三个参数到合适的数值,可得到理想的分级粒径。