Изучение характеристик дисковых дробилок на основе различных типов источников газа

I. ВВЕДЕНИЕ

Эта статья относится к теме применения дробилки воздушного потока, полный текст 12 000 слов, чтение занимает около 20 минут.

резюме

В ходе этого исследования в экспериментальном порядке изучалось влияние четырех различных молекулярных источников газа - гелия, пара, воздуха и углекислого газа - на процесс мелкого измельчения в дисковой измельчительной машине. Результаты исследования показывают, что тип источника не оказывает существенного влияния на структуру распределения частиц продукта, но легкий источник с меньшим молекулярным весом может значительно снизить предел шлифования. Эффективность измельчения каждого источника газа постепенно уменьшается в зависимости от молекулярной массы: гелий, за которым следует пар, воздух снова, самый слабый углекислыйгаз, это явление тесно связано со скоростью звука источника газа и характеристиками кинетической энергии. Исследование далее показало, что, когда образование в измельченной полости образует стабильную, высокоскоростную и симметричную структуру вращающегося потока (соответствующее критическому соотношению массы твердого газа около 2), встроенная система классификации может обеспечить эффективный контроль верхней гранулы продукта. удельное потребление энергии в основном влияет на скорость достижения предела шлифования, не изменяя самого предела. Это исследование обеспечивает важную теоретическую основу для оптимизации энергетической эффективности и технологических параметров дробилки воздушного потока.

ключевое слово

Дисковое дробление потока; Тип источника; Разбить; Предел измельчения

II. Общие рамки

III. ВВЕДЕНИЕ

Целью настоящего исследования является изучение влияния различных типов источников газа на измельчительные свойства дисковых дробилок.Дисковый измельчитель воздушного потока из - за встроенной иерархической функции, простой конструкции и простоты очистки и других характеристик, широко используется в фармацевтической и тонкой химической промышленности в процессе измельчения микронТем не менее, его внутренняя структура поля течения сложна, гидродинамическое поведение значительно зависит от геометрической формы устройства и эксплуатационных параметров, незначительные изменения могут привести к различиям в производительности. Эта статья основана на предыдущих исследованиях гидродинамических характеристик и механизма классификации измельчителя воздушного потока, в которой основное внимание уделяется анализу свойств источника газа на предел измельчения и механизм энергетической эффективности, чтобы обеспечить теоретическую поддержку оптимизации конструкции высокопроизводительного измельчительного оборудования.

IV. Основные процессы

Скорость звука

Как показывает формула, скорость звука (Vs) является функцией молекулярной массы газа (MW) и температуры газа (T).

В формуле k - удельная теплоёмкость газа, R - газовая константа

При более высоких температурах газ с меньшей молекулярной массой может генерировать более высокую скорость звука, которая, в свою очередь, имеет более высокую кинетическую энергию. аСкорость газа и создаваемая им кинетическая энергия являются ключевыми факторами, определяющими свойства измельчения.. Этот эксперимент расширяет диапазон исследований скорости газа путем отбора газов различной молекулярной массы, включая гелий, пар, воздух и углекислыйгаз, молекулярный диапазон 4 - 44 г / моль. Среди них температура перегретого пара контролируется на 200 ° C, а остальные три газа находятся при температуре окружающей среды (35 ° C). Фактические условия эксплуатации и соответствующая скорость звука, рассчитанная по формуле, показаны в таблице 1.

Динамическая энергия и удельное энергопотребление

Газовая кинетическая энергия (KE) рассматривается как измерительный индикатор общего ввода энергии, который может быть получен путем соотношения удельного теплоёмкости газа (k), молекулярной массы (MW), температуры (T) и давления (P), формулы (2) и (3).

В формуле Mg - это поток массы газа, а A - площадь обращения,

Формула (1) показывает, что скорость звука газа не связана с давлением; Поток массы газа пропорционален давлению, поэтому общий вход кинетической энергии также пропорционален давлению газа. На практике повышение давления газа не изменяет скорость газа, а только увеличивает расход газа и общий вход энергии. Более высокое давление газа может сделать частицы измельченными тоньше, но это часто неправильно понимается как повышение энергоэффективности, которое должно оцениваться по сравнению с потреблением энергии. Коэффициент энергопотребления (SEC) определяется как энергия, потребляемая для уменьшения диаметра частицы материала на единицу массы от размера частицы, поступающей в материал, до размера частицы продукта. Во время эксперимента удельное потребление энергии можно легко регулировать, сохраняя поток газа неизменным и изменяя скорость подачи твердого вещества (F), формула расчета выглядит следующим образом:

Рисуя кривую зависимости между удельным потреблением энергии и диаметром частиц продукта, она может служить основой для оценки энергоэффективности измельчения.

V. Итоги и обсуждение

Распределение частиц

Распределение частиц измельченных продуктов измеряется методом лазерного рассеяния, и на рисунке 2 - 5 показаны семейства кривых распределения частиц при использовании гелия, углекислого газа, пара и воздуха в качестве приводных газов с переменной удельным потреблением энергии.

Эксперименты показали сходство процессов уменьшения размеров частиц для различных типов газов: при низком удельном потреблении энергии (или низком коэффициенте твердости газа) образуются мелкие частицы, но часть первичных крупнозернистых частиц в сырье все еще сохраняется, что является типичным явлением в процессе измельчения воздушного потока. Увеличение удельного потребления энергии (или соотношения твёрдости газа) не только делает продукт тоньше, но и сужает распределение частиц, уменьшая содержание твердых частиц, что указывает на то, что при относительно низкой твердости преобладающим процессом является уменьшение размера частиц, а эффект классификации оказывает меньшее влияние на распределение частиц продукта. Когда удельное потребление энергии достигает около 1000 кВт / т (диапазон отношения газа к твердости для углекислого газа, воздуха, пара и гелия составляет 8 - 100), достигается критический уровень удельного потребления энергии, когда распределение частиц продукта начинает сужаться, а размер срезанных частиц составляет около 30 микрон. Если критическое отношение твердости газа нормализуется с использованием молекулярной массы, соответствующей каждому газу, то можно получить общее значение, представляющее индекс критического отношения твердости газа, который составляет 2 для всех испытуемых газов. Этот критический показатель отношения газа к твердости показывает, что в измельченной полости сформировалось полностью развитое состояние потока, которое является предпосылкой для эффективной роли классификации.

Предел измельчения

Предел измельчения определяется как наименьшее состояние, в котором распределение частиц продукта не изменяется, когда удельное потребление энергии продолжает увеличиваться. Предел измельчения дробилки воздушного потока может быть изучен двумя различными экспериментальными методами: во - первых, при сохранении энергии газа без изменений скорость подачи твердого вещества постоянно снижается до достижения предела измельчения; Другой способ заключается в том, чтобы при фиксированном соотношении твердости газа измельченный продукт неоднократно подавался в измельчитель для многократного измельчения до достижения предела измельчения. Реализация первого метода сложнее, поскольку снижение скорости подачи требует не только точного управления подачей, но и быстрого выхода условий работы за рамки практического применения, поэтому в этом исследовании используется последний метод (многократное измельчение) для определения предела измельчения.

На рисунке 6 показаны результаты экспериментов с воздухом в качестве источника газа. Три группы экспериментов были проведены с выбранной скоростью подачи твердого вещества для увеличения удельного энергопотребления путем повторного измельчения измельченного продукта (увеличение количества проходов). Интересно, что все три группы экспериментов в конечном итоге достигли одного и того же предела измельчения, за исключением того, что чем выше отношение твердости газа, тем быстрее достигается предел измельчения. В этом эксперименте предел измельчения для этой партии кремниевых песков составлял 4 микрона, а предел измельчения для разных материалов был разным.

Другой способ наблюдать предел измельчения заключается в том, что, когда диаметр частицы приближается к полюсу измельчения, наклон кривой удельного потребления энергии становится необычайно крутым (как показано на рисунке 7). На этом этапе удельное потребление энергии экспоненциально возрастает, энергоэффективность крайне низка, поэтому на практике дробилка не должна работать в условиях, близких к пределу измельчения.

Следует отметить, что тип источника оказывает влияние на предел измельчения:Чем меньше молекулярная масса газа, тем тоньше достигаемый предел измельчения, в порядке гелия > пар > воздух > углекислыйгаз. В обычном интервале измельчения среднего диаметра частиц 5 - 80 микрон, независимо от используемого источника газа или условий эксплуатации, удельное потребление энергии, необходимое для получения размера частицы конкретного продукта, примерно одинаково, т.е. энергоэффективность измельчения аналогична.

VI. ВЫВОДЫ

• Тип источника газа оказывает незначительное морфологическое влияние на распределение частиц продукта, то же отношение к потреблению энергии при входе, тонкость продукта примерно одинакова;
• Тип источника газа с меньшей молекулярной массой обладает способностью производить более тонкие продукты, то есть эффект измельчения: гелий > пар > воздух > углекислыйгаз;
• Только когда измельченная полость формирует полностью развитое состояние потока, встроенная функция классификации воздушного потока может эффективно контролировать максимальный размер частиц продукта;

Результаты исследования показывают, что критическое соотношение твердости газа, необходимое для формирования стабильной, высокоскоростной и симметричной структуры вращающегося потока, составляет около 2, т.е. твердое поступление на 1 кг / ч должно сопровождаться расходом газа 2 кг / ч, что соответствует уровню удельного потребления энергии около 1000 кВт / т;

Комплексное решение для ингаляции гранул

Список литературы

[1] Чжао К К, Шурр Г. Влияние движущих газов на мелкое шлифование в мельнице жидкой энергии[J]. Powder Technology, 2002, 122(2):129-135.DOI:10.1016/S0032-5910(01)00408-9.