颗粒的分级

垂直流型重力分级机：分级室内气流向上运动，终端沉降速
度小于气流速度的颗粒被气流带出进入气固分离装置；终端 沉降速度大于气流速度的颗粒则沉降至底部的粗颗粒收集器。
沉降分级原理
颗粒受到三种力的作用，即重力w、浮力Fs和流体阻力Ff， 方程：来自w F f Fs m
dv p dt
F f 3 d p vl v p
H d ( p l )g L
18 f V
分级粒度与介质流速有关 与几何结构有关，当高差H、介质流速V一定，那 么在X轴方向，随着L值的增加，粒度越来越细 如果在轴的不同位置截取流体，从理论上说，颗粒 得到多个粒度不同的产物。
6.3.4 超细分级的有关问题

6.3.4.1分级作业与物料性质 大多数有机粉体粘附性较强，并且在分级过程中易发生爆 炸或燃烧； 对于磨蚀性强的粉体，应采用耐磨材料或加耐磨内衬。 对粉体的纯度要求较高时，要考虑防止杂质污染问题； 颗粒之间以及颗粒与器壁之间的碰撞和摩擦会产生极强的 静电效应；
工作平稳，冲击和振动小，易于密封收尘，维修方便。
6.2.1.4 摇动筛
（a）滚轮支承摇动筛
（b）吊杆悬挂摇动筛
（c）弹性支承摇动筛
图6.9
三种典型的摇动筛
结构和工作原理：
摇动筛工作时，物料颗粒主要是作平行于筛面的运动。 为了实现物料与筛面的相对滑动，一般用曲柄连杆机构传动。 图6.9是单筛框摇动筛，它只有一个筛框，筛框上可设一层或 两层筛网。滚轮支承、吊杆悬挂和弹性支承。
Fc=Fd时，有
临界分级粒径：
D p 3 p u t 2
6r
= KρDp2ur2
此式表明，只要颗粒的圆周速度（即运动角速度）足够 大时，即可获得足够小的分级粒径。
6.3.1.2 惯性分级原理

主气流通过喷射器携带颗粒高速喷射至分级室，辅助控制 气流使气流及颗粒的运动方向发生偏转；

粗颗粒由于惯性大，故运动方向偏转较小，而进入粗粉部 分收集装置；

细颗粒及微细颗粒则发生不同程度的偏转，随气流沿不同
的运动轨迹进入相应的出口被分别收集。

影响分级粒径及分级精度的因素： 主气流的喷射速度、控制气流的入射初速度和入射角度及 各出口支路的位置和引风量。
图6.30 惯性分级原理示意图
α―安装角，即筛面与水平面的夹角； β―振动方向角，即筛面与振动方向的夹角
振动筛与摇动筛的主要区别： 振动筛的物面振动方向与筛面成一定角度；摇动筛的运 动方向基本平行于筛面。 振动筛的优点：
小振幅（0.5～5mm），高频率（600～3000次/min） 强烈振动，运动特性有助于筛面上的物料分层，消除物料 堵塞现象，强化筛分过程，筛效率较高和处理能力大； 动力消耗小，构造简单，维修方便； 使用范围广，可用于细筛，也可用于中、粗筛分；且 可用于脱水和脱泥等分离作业。
（1）由粗到细的筛序 优点：筛面由粗到细重 叠布置，节省厂房面积； 粗物料不接触细筛网， 细筛网磨损小； 难筛的细颗粒迅速通过 上层粗筛筛面因而筛面不 易堵塞，有利于提高筛分 质量。 缺点：维修不方便。
图6.3 筛分顺序
6.2.1.3 回转筛
圆筒筛
圆锥筛
六角筒筛
图6.7 筒筛型式
六角锥筛
工作原理： 物料在回转筒内由于摩擦作用而被提升至一定高度，然后 因重力作用沿筛面向下滚动，随之又被提升，故物料在筒内的 运动轨迹呈螺旋形。在不断的下滑翻滚转动过程中，细颗粒通 过筛孔落入筛下，大于筛孔尺寸的筛上料则自筛筒大端排出。 多角筒筛与圆筒筛的比较： 筛分效率：多角筒筛高于圆筒筛，原因：物料在筛面上有 一定的翻倒现象，会产生轻微的抖动。 制造：圆柱形筒筛比锥形筒筛容易，但为使筒内物料能够 沿轴向移动，必须倾斜安装，使之与水平面成40～90的倾角， 这给安装带来一定困难。 回转筛的特点：
给料方向与介质流的给入方向垂直且与重力场方向平行，颗粒的 受力在Y轴方向遵循自由沉降规律，即：
h
d p ( p f )
2
18 f
gt
h：颗粒在Y轴方向运动的距离。在X轴方向，颗粒速度被看成与介质
流体速度近似一致，那么有关系式：
L t V
式中：V：介质流速；L：颗粒在X轴方向运动距离；由以上两式可以推 导出XOY平面上颗粒粒度分布函数：
如果假定某一颗粒在上升流中处于静止状态，即vp=0， 那么以上两式中有：
dv p dt
0,
vl v p vl
mg Vg 3 dvl 0
1 3 1 d g d 3 g 3 dvl 0 6 6
d
18 vl ( ) g
（2）错流式分级分离粒度的确定 图是错流式分级原理示意图。
力Fd分别为

Fc
6
D p p 2 r
3
D p 3 p u t 2
6r
Fd KρDp2ur2

式中，ur一流体的径向运动速度。
Fd与Fc的方向相反，即指向回转中心。 Fc＞Fd时，颗粒所受合力方向向外，发生离心沉降； Fc＜Fd时，颗粒向内运动；
6.3 超细分级原理及设备
6.3.1超细分级原理

6.3.1.1 离心分级
在离心力场中，颗粒可获得比重力加速度大得多的离心加 速度，故同样的颗粒在离心场中的沉降速度远大于重力场情
形，换言之，即使较小的颗粒也能获得较大的沉降速度。

设颗粒在离心场中的圆周运动速度为ut, 角速度为ω，回转半 径为r，则在Stokes沉降状态下, 颗粒所受离心力Fc和介质阻

加料管 挡风板 撒料盘 内筒体
大风叶 小风叶 支架 外筒体
固定风叶
图6.18 离心式选粉机结构示意图
支架
细粉出口
粗粉出口
工作原理： 物料由加料管经中轴周围落至撒料盘上，受离心惯性力作用 向周围抛出。 在气流中，较粗颗粒迅速撞到内筒内壁，失去速度沿壁滑下。 其余较小颗粒随气流向上经小风叶时，又有一部分颗粒被抛向 内筒壁被收下。 更小的颗粒穿过小风叶，在大风叶的作用下经内筒顶上出口 进入两筒之间的环形区域，由于通道扩大，气流速度降低，同 时外旋气流产生的离心力使细小颗粒离心沉降到外筒内壁并沿 壁下沉，最后由细粉出口排出。内筒收下的粗粉由粗粉出口排 出。 选粉细度调节：改变主轴转速、大小风叶片数或挡风板位置
6.3.2 重力式超细分级机

重力式分级机：利用不同粒径的颗粒在重力场中沉降速度不 同进行分级。重力式分级机：水平流型和垂直流型。 水平流重力分级机：空气沿水平方向进入分级室，颗粒从垂

直方向进入，在沉降分级室内，流体水平方向流动，不同大 小的颗粒在水平气流作用下做近似抛物运动，依次沉降至Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ收集器中，而最细级别的颗粒随气流进入气固分 离装置。
分级设备

6.2.1.筛分设备 筛分适用于较粗物料（d＞50μm）的分级。 筛上料―大于筛孔尺寸的物料被留在筛面上； 筛下料―小于筛孔尺寸的物料,通过筛孔筛出； 筛分物料―筛分前的物料。 筛序―不同孔径的筛面的组合方式。欲将固体颗粒混合物
分离成若干粒度级别，需使用一系列不同大小筛孔的筛面。 筛面数目为n时，产品级别为n + 1 。
电动机通过皮带轮传动（图中未画出）使偏心轴旋转，
然后用连杆带动筛框作定向往复运动，筛框的运动方向应垂 直于支杆式吊杆中心线。物料由筛面左端加入，细颗粒物料 通过筛孔落至筛下，筛上物由筛面右端排出。筛面的安装角 度视物料性质而异，一般100～200。
6.2.1.5 振动筛―应用最广泛的一种筛机
图6.10振动筛和摇动筛运动的区别

从进气管进入内外锥之间的空间。气流刚出进气管时，特大 颗粒由于惯性作用碰到反射菱锥体4后首先被撞落到外锥下 部，由粗粉管排出。因两锥间继续上升的气流上部截面积扩 大，气流速度降至4～6m/s，所以又有部分粗颗粒在重力作 用下被分选出来，顺外锥内壁向下落至粗粉管排出。
图6.17粗分级机结构示意图
图6.14电振筛结构图图
图6.15电振筛工作原理图
6.2.2

粗分级机（粗分离器）
是空气一次通过的外部循环式分级设备。 （1）构造：

主体部分由外锥形筒和内锥形筒组成，外锥上有顶盖，下接 粗粉出口管和反射菱锥体，外锥下和内锥上边缘之间装有导 向叶片，外锥顶盖中央装有排气管。
（2）工作原理： 携带颗粒的气流在负压作用下以10～20m/s的速度由下向上
1—进气管；2—外筒；3—内筒；4—反射菱锥体； 5—粗粉出料管； 6—导向叶片；7—排气管
6.2.3离心式选粉机（内部循环式）

离心式选粉机属第一代选粉机，也称内部循环式选粉机。 结构： 由上为圆柱下为圆锥形的内、外筒体所组成。 上部装转子，它由撒料盘、小风叶、大风叶等组成。

在大小风叶向内筒上口边缘装有可调节的挡风板（有的离 心式选粉机无此挡风板），内筒中部装有导向固定风叶， 内筒由支架固定在外筒内部。 当转子运动时，气流由内筒上升，转至两筒间下降，再由 固定风叶进入内筒，构成气流循环。
(2)化学分散方法：微细颗粒之所以易于团聚，其根本原
因在于它们的巨大表面能。因此，加入适当的表面活性剂通过
有效地减小其表面能，可以较容易地将它们分散开来。
化学方法存在的问题： （1）尽管表面活性剂的加入量通常很小，有时却会引起
粉体有关性能的变化，所以应选择确认对粉体性能无不良影响 的分散剂； （2）分散剂常以液体形式加入，为达到均匀分散效果， 需增加机械搅拌装置，因而增加了整个系统的复杂程度。


易粘附的粉体会糊附积聚于器壁上，导致通道的狭窄乃至 阻塞，设计中应考虑必要的清理措施。
6.3.4.2
粉体的预分散
（1）机械分散方法：按分散的原理分为离心分散和射流 分散。前者是给料进入分级区前先落至离心撒料盘，旋转撒料