I. Введение
В современном промышленном производстве воздушные мельницы играют решающую роль. С непрерывным развитием науки и техники, а также растущими потребностями различных отраслей промышленности в более тонком сырье воздушные мельницы нашли широкое применение во многих областях благодаря своим уникальным преимуществам. Будь то в фармацевтике, еда, химикатов или новых материалов, спрос на сверхтонкое измельчение сырья растет, и воздуходувные мельницы являются ключевым оборудованием для удовлетворения этой потребности.
Мельницы Airflow способны измельчать материалы до микронных или даже субмикронных уровней, производя высококачественные ультратонкие порошки для различных отраслей промышленности. В пищевой промышленности мельницы Airflow улучшают вкус и качество пищевых продуктов. В химической промышленности и производстве новых материалов эти мельницы отвечают строгим требованиям к тонкости и чистоте сырья.
Учитывая эти возможности, крайне важно изучить факторы, которые влияют на эффективность измельчения мельниц воздушного потока. Глубоко понимая эти факторы, мы можем лучше оптимизировать рабочие параметры мельниц воздушного потока, повысить эффективность измельчения, улучшить качество продукции и удовлетворить конкретные потребности различных отраслей промышленности.
II. Принцип работы воздушного пульверизатора
Измельчитель с воздушным потоком — это устройство, которое использует сжатый воздух для транспортировки порошкообразного сырья в камеру измельчения. Материалы распыляются через форсунки, в результате чего частицы сталкиваются, трутся и ударяются о внутреннюю стенку камеры. Этот процесс в конечном итоге приводит к дроблению. Затем сверхтонкий порошок улавливается системой сбора.
Процесс начинается, когда сжатый воздух (воздух или инертный газ) создает отрицательное давление через высокоскоростную струю инжектора подачи, всасывая сырье в камеру измельчения. Форсунки, расположенные под определенным углом к радиальному направлению камеры, распыляют материалы в камеру на сверхвысоких скоростях. Внутри камеры частицы сталкиваются и трутся друг о друга, а также ударяются о стенки камеры, что приводит к измельчению. Высокоскоростная струя создает сильный вихрь, создавая центробежные силы, которые заставляют частицы порошка быстро двигаться вдоль стенки камеры. Когда частицы достигают классификация диаметром, они направляются в систему сбора через центральный выход, направляемые центростремительным потоком воздуха.
2.1 Ультратонкий пульверизатор воздушного потока
Например, ультратонкий порошковый воздушный пульверизатор представляет собой комплексную систему, включающую сам пульверизатор, циклонный сепаратор, пылеуловитель и вытяжной вентилятор. Сначала сжатый воздух фильтруется и осушается, затем на высокой скорости впрыскивается в камеру дробления через сопло Лаваля. Поскольку вводятся многочисленные потоки воздуха высокого давления, они пересекаются, в результате чего материал многократно сталкивается, трётся и сдвигается на пересечении, чтобы измельчиться. Измельчённый материал переносится в зону классификации восходящим потоком воздуха под всасыванием вентилятора. В зоне классификации высокоскоростная вращающаяся турбина классификации создаёт сильную центробежную силу, разделяя грубые и мелкие материалы. Мелкие частицы, соответствующие требуемому размеру частиц, поступают в циклонный сепаратор и пылеуловитель для сбора, в то время как более крупные частицы возвращаются в зону дробления для дальнейшего измельчения.
Принцип работы воздушного измельчителя определяет его широкое применение, высокую тонкость готового продукта и точность классификации. В сочетании с воздушными компрессорами, сушилками, циклонными коллекторами, пылеуловителями, вытяжными вентиляторами и шкафами управления он образует полную систему воздушного дробления. Эта система может широко использоваться в таких отраслях, как неметаллические минералы, фармацевтика, продукты питания, керамика, защита окружающей среды, новая энергетика и материалы для аккумуляторов.
III. Факторы, влияющие на эффективность измельчения в мельнице воздушного потока
3.1 Геометрические параметры конструкции камеры измельчения
1) Диаметр камеры измельчения
Существует определенная зависимость между скоростью подачи твердого материала и расходом воздуха для различных диаметров камеры. Например, если диаметр камеры измельчения составляет 50 мм, скорость подачи твердого материала составляет 0,02–0,50 кг/ч. Соответствующий расход воздуха составляет 0,28–0,45 Нм³/ч. Если диаметр составляет 100 мм, скорость подачи твердого материала составляет 0,10–1,00 кг/ч, а расход воздуха — 0,76–1,21 Нм³/ч. Если диаметр составляет 200 мм, скорость подачи твердого материала составляет 1,00–7,00 кг/ч. Соответствующий расход воздуха составляет 1,80–2,70 Нм³/ч. Очевидно, что с увеличением диаметра камеры измельчения пропорционально увеличиваются как скорость подачи твердого материала, так и расход воздуха.
Диаметр шлифовка Камера напрямую определяет ее производительность. Большая камера измельчения может вместить больше материала, обеспечивая более широкое пространство для процесса измельчения.
2) Форма камеры измельчения
Текущие данные не дают подробной информации о специфическом влиянии различных форм камеры измельчения на эффект измельчения. Для решения этого аспекта необходимы дальнейшие исследования и практические эксперименты.
3) Угол наклона сопла
Сопло делит камеру измельчения на две области: область измельчения и область классификации. Угол сопла напрямую влияет на размер этих двух областей, тем самым влияя на эффективность измельчения. При изменении угла сопла также меняется направление воздушной струи внутри камеры. Относительная скорость воздушного потока на пересечении струй определяет кинетическую энергию, передаваемую частицам. Она, в свою очередь, влияет на интенсивность столкновения. Исследования Смита и Скелтона показывают, что наилучший эффект измельчения достигается при более высоких скоростях подачи. Оптимальный угол сопла Смита составляет 58°, в то время как оптимальный угол Скелтона находится между 52° и 60°.
4) Количество форсунок
Количество форсунок является важным фактором проектирования мельниц с воздушным потоком. Результаты показывают, что увеличение количества форсунок приводит к улучшению производительности измельчения. Это происходит потому, что большее количество форсунок обеспечивает более высокоскоростные струи, вызывая более частые и интенсивные столкновения материалов в камере измельчения. Этот процесс повышает как эффективность дробления, так и качество продукта.
