影響氣流粉碎機(jī)粉碎效果的因素

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氣流粉碎機(jī)工作原理： 氣流粉碎機(jī)的物料粉碎是壓縮氣體（空氣或惰性氣體）通過(guò)加料噴射器的高速射流所產(chǎn)生的的負(fù)壓,，使粉體原料吸入粉碎腔,，通過(guò)與粉碎腔半徑方向成一定角度并分布在同一平面上的噴嘴，被超高速射流噴入粉碎腔,，物料顆粒在粉碎腔內(nèi)相互激烈的碰撞,、摩擦與粉碎腔內(nèi)壁的碰撞而粉碎，獲得微米級(jí)（1-100μm）和亞微米級(jí)（100nm-1μm）的超微粉,。高速射流在粉碎腔內(nèi)形成強(qiáng)烈的旋流，由此產(chǎn)生的強(qiáng)大離心力使粉體粒子沿腔壁高速運(yùn)動(dòng),。當(dāng)粉體粒子被粉碎到分級(jí)徑以下時(shí)，受向心氣流作用而由中心出口進(jìn)入捕集系統(tǒng),。

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影響粉碎效果的因素主要可以分為兩類(lèi):

• 粉碎腔設(shè)計(jì)的幾何參數(shù)：如粉碎腔的直徑,、形狀、噴嘴角度和噴嘴數(shù)量,。
• 操作條件：如固體進(jìn)料速率、喂料量,、粉碎壓力,、進(jìn)料壓力,，當(dāng)然還有待粉碎的物料,。

粉碎腔幾何設(shè)計(jì)

粉碎腔的直徑大小直接決定了粉碎腔的容量。

固體進(jìn)料速度和氣體體積流量這兩個(gè)參數(shù)的關(guān)系是通過(guò)放大生產(chǎn)的摸索得到的相關(guān)比例數(shù)據(jù),。事實(shí)上，對(duì)于氣流粉碎機(jī)的粉碎腔的放大，需要考慮三個(gè)參數(shù):氣體體積流速V,、固體進(jìn)料速率Q和研磨室的直徑D,。有如下的比例關(guān)系[^1]：

噴嘴形狀

噴嘴最常見(jiàn)的是突變型（圖1）,，在喉部提供聲速,。出口壓力約為初始?xì)怏w壓力的50%,，氣體膨脹發(fā)生在噴嘴喉部之外,，從而循環(huán)氣體并促進(jìn)顆粒碰撞,。另一種是拉瓦爾形噴嘴（圖2）,。在這種情況下,，氣體在擴(kuò)張部分膨脹，變成亞音速度,，增加射流的作用以及循環(huán)氣流的速度,，進(jìn)而提高生產(chǎn)能力和粉碎細(xì)度。

噴嘴數(shù)量

噴嘴數(shù)量是氣流粉碎機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要特征,。對(duì)諾澤流體科技（上海）有限公司的三個(gè)型號(hào)（J4,、J6、J8)的氣流粉碎機(jī),，考察過(guò)4個(gè),、6個(gè)、8個(gè)的噴嘴粉碎情況：在保持噴嘴總截面積不變,，在粉碎壓力和進(jìn)料速率保持不變的前提下，噴嘴數(shù)量越多,，粉碎的效果越好,。

噴嘴角度

由于噴嘴的存在，粉碎腔內(nèi)可以分為粉碎區(qū)域和分級(jí)區(qū)域兩部分,，而噴嘴的角度顯然決定了這兩個(gè)區(qū)域的大小,，從而影響產(chǎn)品的粉碎效果,。此外,，由于噴嘴角度影響氣體在粉碎腔中射流的方向,，部分學(xué)者認(rèn)為在相交處流動(dòng)的氣體的相對(duì)速度決定了傳遞給顆粒的動(dòng)能,，從而決定了碰撞的強(qiáng)度,。Smit[^2]和Skelton等人[^3]表明,，粉碎效果最好時(shí)是在較高的進(jìn)料速率下,，在此考慮切線(xiàn)的角度，Smit的最佳角度等于58°,，而Skelton的最佳值在52°和60°之間,。

進(jìn)料速率

進(jìn)料速率與粉碎腔內(nèi)的氣體-固體兩相分布密切相關(guān)。當(dāng)進(jìn)料速率較低時(shí),，顆粒在粉碎腔內(nèi)處于不飽和狀態(tài),，顆粒所獲得的初始動(dòng)能較大，粉碎后的粒徑偏細(xì),。而當(dāng)進(jìn)料速度較快時(shí),，粉碎腔內(nèi)的顆粒之間的碰撞概率加大，碰撞的粒度不如顆粒與器壁直接碰撞,，粒徑會(huì)有上升的趨勢(shì),。因此，在穩(wěn)定生產(chǎn)條件下,，進(jìn)料速度的選擇直接影響粒徑分布的結(jié)果,。

喂料量

諾澤流體科技（上海）有限公司的氣流粉碎機(jī)采用的是水平式的雙螺桿進(jìn)料器，通過(guò)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)螺桿的運(yùn)動(dòng),，從而推送物料進(jìn)入粉碎腔內(nèi),。在恒定的轉(zhuǎn)速條件、粉碎壓力條件下,，通過(guò)對(duì)不同重量物料進(jìn)行粉碎處理,，可以看到粒徑分布的規(guī)律：隨著喂料量的增大,，粒徑分布有增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

粉碎壓力

粉碎壓力大小是影響噴射氣流速度的重要因素，壓力越大,，噴射氣流速度越高。被加速的顆粒在粉碎腔內(nèi)碰撞速度越高，因此粉碎程度越徹底,，產(chǎn)品粒度分布越窄,。

進(jìn)料壓力

進(jìn)料壓力通常要高于粉碎壓力0.5bar到1.0bar之間，是為了避免文丘里管處的物料回流到喂料器中[^3],。當(dāng)進(jìn)料壓力過(guò)高時(shí),，來(lái)自文丘里管的氣流會(huì)擾亂粉碎腔內(nèi)的螺旋氣流，這時(shí)會(huì)導(dǎo)致粉碎腔出口處的產(chǎn)品粒徑較大,。

待粉碎的物料

通常情況下，進(jìn)行氣流粉碎前，待粉碎的物料本身不能有明顯的硬結(jié)塊,，是由于氣流粉碎機(jī)的物料入口的直徑?jīng)Q定的，否則會(huì)發(fā)生物料返噴現(xiàn)象,，造成收率降低且生產(chǎn)效率不佳,。其次,，水溶性的結(jié)晶性物料,，在較低的粉碎壓力條件下就可以粉碎到10微米左右。最后,，物料本身是否容易引起靜電吸附,，導(dǎo)致粉碎腔內(nèi)物料堆積或者收集管路堵塞,，導(dǎo)致無(wú)法正常進(jìn)行粉碎操作。