分级

旋风分离机动作原理
工作原理
气流:空气在离心机19的作用下以切线方向进入选粉机,经由滴流装置 11的间隙内旋上升,进入选粉室(分级室).
物料:物料由进料管5落到撒料盘后,向四周抛出, 与上升的气流相遇. 1)物料中的粗颗粒因其质量大,受撒料盘及小风叶作用而产生的离心 惯性力大,被甩向选粉室的内壁而落下,至滴流装置处与此处的上升气 流相遇,再次分选.粗粒最后落到内锥下部经粗粉管口排出. 2) 物料中的细粒部分因质量小,进入选粉室后被上升气流带入旋风 筒7,被收集下来,落入外锥体,经细粉出口管13排出. 循环气流:消除细粉后的空气出旋风筒管经集风管6和导风管14返回风 机19.形成了选粉室外部气流闭路循环.循环风量.循环风量可由气阀16 调节. 分选粒度调节: 支管调节气阀17,用来调节经支风管15直接进入旋风筒 的风量与经滴流装置进入选粉室的风量之比,也就是控制选粉室内气 流上升的速度,借此,可大幅度调节产品细度.通过改变撒料盘的转速及 小风叶数量也能单独调节细度,一般主要靠调节气流速度来控制产品 细度. 与旋风分级机相比的优点: 1)对细料(比表面5000-6000cm2/g),分级效率高. 2)设备的磨损件少.轴承受力小,振动小,结构简单, 3)调节细度灵活方便,只需调节风门,不需停机.
第二区域为导向叶片形成的漩流区,当颗粒的离心沉降速度与气流向心方向流速 分量数值上相等时,相应的颗粒粒径即为最小分级粒径,若颗粒为球形,可以由 下式计算:
离心式分级机的原理与设备
又称内部循环式选粉机,与粉磨机联合形成圈流粉磨系统. 构造: 由上为圆柱下为圆锥的内外筒体4 ,5套装而成.上部 有转子,由撒料盘10,小风叶2,大风叶1等组成.大小风叶内 筒上边缘装有可调界的档风板11,内筒中部装有导向固定 风叶6,内筒支架3,7固定在外筒内部。
图4.5斜筛目对颗粒通过的影响
图4.6 颗粒的弹性通过
筛分效率
含有大小不同颗粒的物料经筛分后,仍有小于筛孔粒径的颗粒不穿过 筛孔,也即筛上料中仍含有筛下料的颗粒.一般用筛分效率来表征筛分质量. 设入筛物料中含有筛下粒级的质量为m1,筛上料为 m2,混在筛上料中 的筛下料为 m3, 实际筛出的筛下料为m4, 则:
• 粗分级机为空气一次通过的外部循环式分级设备,系利用颗粒群在垂 直上升旋转运动的气流中,由于重力和惯性力作用而沉降分级.
• 分级机的主体部分由外锥筒2和内锥筒3组成,外锥上由顶盖,下接粗粉 出料管5和进气管1,内锥下方悬装棱锥体4,外锥盖下和内锥边缘装有 导叶片6,外锥顶盖中央装有排气管7.
粗分离机原理与设备图示
离心分级机结构图
离心分ห้องสมุดไป่ตู้机动作原理
1
2 3
工作原理
转子转动后,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. 当物料由加料管12经中轴周围落到撒料盘10上,受惯性力作用向周 围抛出.在气流中粗颗粒迅速撞到内筒内壁,沿内壁滑下,较小颗粒随气 流上升,经过小风叶时,又有一部分被抛向被收下,更小地颗粒穿过小风 叶,经由内筒顶上出口进入两筒间地夹层,由于通道扩大,气流速度降低, 被带出的细小先后沉降,由细粉出口排出.粗粉由出口8排出,送回粉磨机 内重磨. 通过改变主轴转速,大小风叶片数或位置即可调节选粉细度. 略去颗粒在气流中复杂的运动, 考虑颗粒离开盘边时,受的力为: 离心 惯性力,循环气流阻力,重力.忽略重力影响.以离心力与气流阻力的平衡, 给出气流分级的界限.
旋风式分级机
结构: 将离心式分级机做了改进,取消大风叶,用外部专用风机代替.内外筒间 得细粉分离空间也由外部专用的旋风分离器代替.将抛料分级,产品分离,流体 推动三者分别进行。 在选粉室周围均匀分布几个旋风筒7,小风叶9和撒料盘10一起固定在选粉室 8顶盖中央的旋转轴4上,由电动机1经皮带传动装置2,3带动旋转。
分级粒度:三种表示方式 a) d50—部分分级效率为50%时的颗粒直径. b) da---表示错位料量相等,如图,通过da作垂线,使面积I 与面积II相等, 即为 分级粒径. c) dp— 用某一孔径的筛子筛分,其粗粒的筛下量与细粒的筛上量相等时,这 时筛孔的尺寸为分级粒径. 一般均用d50作为分级粒径.
工作原理与沉降粒径
工作原理:固气悬浮体系在负压下以10-20m/s的流速进入内外锥之间的空间. 大颗粒先碰撞反射棱锥体4,落下后,经粗粉管排出.两锥间气流速度降至46m/s时,又有粗颗粒在重力作用下分选出来.气流上升到顶部,气流方向突变,同 时气流在导向叶片的作用下作旋转运动,较粗颗粒由于惯性力和离心力而甩向 内锥内壁,最后也进入粗粉管5.细粒随气流中心排气管7带出. 分离产品细度为 0.08mm方孔筛筛余10-20%. 粗分离机分级的第一区域主要是重力沉降,可分离的最小粒径可用下式表示:
1.筛分机理
颗粒筛分条件：在筛分过程中,颗粒若通过筛孔,其必要条件是颗粒的大小 一定要比筛孔小,充分条件是颗粒与筛面间要保持相对运动。 颗粒通过概率： 如图一方形筛孔,筛孔净边长为D,筛丝直径为 Db,而被筛 分的颗粒直径为 的球形d,.球粒中心的运动范围为(D+Db)2,球若落下其球心 的位置应在(D-d)2,球落下的几率为:
2.筛分设备
工业上一般按筛面的运动方式来划分筛分设备
振动筛的工作原理
4.3 颗粒流体系统分级设备
流体分级： 对小于100μm的物料可利用粒度变化对流体阻 力和颗粒所受的力的平衡原理而分级.流体是水时为湿式分 级,利用空气时为干式分级.
重力式分级机: 利用空气阻力和重力之间的平衡关系,调整 颗粒粒度进行分级. 设想颗粒在流体中进行自然沉降,速度逐 步增加,流体对之阻力逐步加大, 颗粒速度到达一定程度后,重 力和流体阻力平衡,速度保持一定,此后颗粒在此定速下继续 沉降,设颗粒为球形,所受的重力为: (式中,ρs-颗粒密度,ρa-流 体密度,dp-颗粒直径)。
影响筛分的因素
物料方面: a) 堆积密度,堆积密度大时(>0.5)筛分粒处理能力与颗粒密度成正比,密 度小时,由于颗粒飞扬,正比关系不易保持. b) 粒度分布,细粒多则处理能力强,最大允许粒度不应大于筛孔的2.5-4 倍,粗粒,阻碍粒愈小,越易筛分. c)含水量,含水量高,颗粒间粘附而结成团块或堵塞筛孔,筛分能力下降. 筛分机械方面: a) 孔隙率, 筛面开孔率越小,筛分处理能力越小,但使用寿命长. b)筛孔大小, 筛孔大小与处理能力成正比. c) 筛孔形状,正方形筛孔的处理能力比长方形的小,但正方形的筛分精 度高. d) 振动的幅度与频率, 振动使物料在筛面上运动,防止堵塞,振动有利于 提高筛分效率. e) 加料均匀性, 加料均匀有利于筛分,特别是对于细料. f)料速与料层厚度, 筛面倾角大,可增加料速,又增加处理能力,但降低筛 分效率, 料层薄,会降低处理能力,但提高筛分效率.
临界粒径
撒料盘给颗粒离心力为:
d ( p a ) 6 r 式中 : u p盘边粉粒的圆周速度, r : 撒料盘半径. F
2 p

u2 p
ur 垂直方向气流给颗粒的阻力: 4 2 式中 : ur空气向上流速; : 阻力系数 R
2 d p a

合力确定颗粒的走向,满足α角颗粒即飞出, 此时,可解出分级 极限粒径: R tg , 联解三式得 : F 3a ru 2 r dp ctg 2 4( p a )u p
分级精度: 按部分分级效率曲线,取d25/d75或d75/d25值作为分级精度指标. 有时当粒度分布范围较大时用d10/d90,或粒度分布较陡斜时用(d90d10)/d50.
4 . 2 筛分
筛分:将粉末颗粒置于具有一定大小孔径或缝隙的筛面上, 使通过筛孔为筛下料,被截留在筛面上为筛上料.这种分级方 法为筛分。 筛制: a) ISO制:以方孔筛的边长表示筛孔大小. b) 公制筛:每平方厘米筛面面积上含有筛孔的数 目表示 筛孔大小,一般用1cm长度上筛孔数目表示筛号. 筛制对比见 c) 英制筛:每1英寸长度上筛孔的数目表示筛目. 教材表4.1 d) 筛系列: 标准筛的筛比为(2)1/4=1.189,常用于测定粒 度分布. 另有与之并列的筛比为(10)1/10=1.25的系列. 孔隙率: ηs 也称开孔率或有效面积比,指筛孔净面积占筛面总面积的 比率(%): ηs=(1-zDb)2100%, z--单位长度内的筛孔数, Db-筛丝直径. 筛孔较小时,有效面积比较低,可能影响粒子通过 筛孔的可能性。
4 分 级
4.1.概述
定义:按生产工艺的要求,把粉碎产品按某种粒度大小或不同 种类颗粒进行分选的操作过程称为分级。 利用颗粒的几何特征的差别进行操作的。即是利用粉体颗 粒的大小或形状的差别将其分离的操作。通常所说的粉体分 级，一般就是指粒度分级。
分级方式：按照分级原理或分级方法、手段的不同分为 筛分分级：适合粒度大于0.05mm粉末的分级。 流体(液体或气体)分级: 适合粒度小于0.05mm粉末的分级。 分级粒径:将任一组颗粒进行分级,若粗粒部分未混入小于d0 的颗粒,细粒部分未混入大于d0的颗粒,此时由于d0粒度的分级 进行的完全,称为理想的分级. d0为分级粒度或分级颗粒直径, 此时的分级效率为100%.
mg

6
d 3 ( s a ) g p
最终沉降速度
颗粒最终沉降速度与雷诺数大小而不同, Rep越大,dp 越大, 终端速度随dp的2,1,1/2次方变化.
1、Rep＜3 , 层流状态
2、 103＞Rep＞3, 紊流状态
3、 Rep＞103，湍流状态
重力分级机示意与分级结果
粗分级机的原理与设备
牛顿分级效率
将某一粒度分布的粉料用分级机进行二分,令大粒部分为粗粒级,小粒部 分为细粒级,则分级效率的表达式为:
n
粗粒级中实有的粗粒量 细粒级中实有的细粒量 1 原料中实有的粗粒量 原料中实有的细粒量
设mF:原料量, mA:粗粒级量, mB:细粒级量,ωa:原料中实有的粗粒级比率 (质量分数),ωb:粗粒级中实有的粗粒比率,ωc:细粒级中实有的粗粒级 比率,则上式可写成: m m (1 c ) n A b B 1 mF a mF (1 c ) a b 1 a (1 b ) 按物料平衡, mF=mA+mB, 和 mFωa= mAωb+mBωc 可得:
分级的作用
分级是粉体工程学中最基本的 操作过程之一。
（1）按需要去除粉体产品中过大（小）的颗粒， 使原料或产品的粒度控制在一定的范围之内。 （2）与粉碎操作配合，组成粉碎－分级系统。 （3）进行产品的粒度分布测定。
分级系统
一般粉碎与分级串联进行:
1.分级性能的评估
部分分级效率曲线: a为粉末原料的粒度分布曲线,b为分级后粗粒部分的粒 度分布曲线.设粒度d 和d+Δd区间原料重量为Wa,同区间 的粗粒的重量为Wb,则Wb/Wa=ηd称为部分分级效率,又叫 区间回收率.图(b)按相同粒度描绘Wb/Wa值,所得曲线c为 部分分级效率曲线.该曲线与50%水平线的交点称为50% 分级点,对应的粒度为d0或d50.
( D d )2 1 d / D P ( ) 2 ( D Db ) 1 Db / D
若筛孔D为1mm,对两种筛丝的不同颗粒通过的概率比较如下:
筛分通过概率的影响因素
若筛面倾斜,筛孔的大小将减少为D’=Dcosα,则球形颗粒通 过筛孔的几率减少,颗粒若是长方,方或不规则,通过几率将减 小. 实际球形颗粒通过筛孔的几率将比计算的结果稍大,原因如 图,只要 不超过一定的范围,颗粒仍有被弹起而再落入筛孔的 可能.
m1 m3 m4

m4 m m3 100 % 1 100 % m1 m1
上式也可用累积筛下百分含量表示:
a (b c ) b c 100 % 100 % b (a c ) b (1 c )
ωa ---筛下料中含筛下料的质量分数,一般筛面不破时为100%, ωb—入筛物料含筛下粒级的质量分数, ωc—筛上料中含筛下粒级的质量 分数. 一般工业实际筛分效率为70%-98%,影响因素有:筛面运动,料层厚,筛 孔形状与有效面积比,颗粒形状,大小粒度及分布,含水率等.
mA a c mB b a 和 mF b c mF b c 代入后整理得 :
n
(b a )(a c ) 100 % a (1 a )(b c )
牛顿分级效率的物理意义为实际分级机达到理想分级的质量比.
分级粒度与分级精度