基于CFD的選粉機分級過程數值模擬

劉校兵，劉傳慧，劉 平，綦海軍

（西南科技大學制造科學與工程學院，四川 綿陽 621010）

渦流空氣選粉機是建材、礦物加工、化工、糧食加工、食品、醫藥等行業粉體制備系統中非常重要的設備之一[1]。選粉機內顆粒的分級是將達到細度要求的細顆粒及時篩選出來，同時將粗顆粒返回磨機中進行重新粉磨的過程。研究選粉機的分級過程有助于了解顆粒在分級區內運動特性，從而有助于指導選粉機結構改造和操作參數的優化控制。

渦流空氣選粉機分級室結構和工作原理如圖 1所示，顆粒進入分級室以后，分級過程發生在導風葉片與轉子葉片之間的環形區域，即分級區[2]。在分級區內，顆粒在水平方向主要受到了沿轉子徑向向內的氣體曳力D和向外的離心力F，轉子在轉動過程中，帶動氣流旋轉，細顆粒受到的氣體曳力大于其受到的離心力，在氣流拖拽下進入轉子內部，最后從出口排出作為成品被收集，而粗顆粒受到的氣體曳力小于離心力，被拋向轉子外圍，受到導風葉片內壁或殼體碰撞后失去動能，掉入粗粉返料錐。根據此二力平衡，可以得到分級粒徑公式[3]。見式（1）。

圖1 渦流選粉機轉子結構與顆粒受力

式中，d50為分級粒徑，m；Q為風量，m3/h；v為氣體運動黏度，m2/s；ρp為顆粒密度，kg/m3；ρg為氣體密度，kg/m3；H為轉子高度，m。

在前人的研究中，主要從理論推導[4-5]和流場模擬[6-7]的角度分析了選粉機的流場特性，而對于分級過程的數值模擬，國內外報道較少。為了考察顆粒在選粉機分級……