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球磨机中颗粒物质的混合运动特性分析

球磨机是当代最广泛粉磨混合机械,是我国火电厂制粉系统中使用最多的磨煤设备,且广泛应用于其它行业。由球磨机磨料原理可知:球磨机的磨料效率取决于磨料介质与颗粒物料之间的接触效率。而颗粒物料的混合均匀程度直接反映了颗粒之间的接触效率:颗粒接触率越高,其混合程度就越好。颗粒物料在球磨机内的混合运动十分复杂,同时受到重力、离心力、摩擦力和机械阻力的联合作用。下文将对颗粒物质在磨机内的混合运动特性进行具体分析。

球磨机

可采用离散元方法,对球磨机内部颗粒的混合运动过程进行数值模拟:跟踪球磨机内的每一个颗粒,考虑其重力、摩擦力和碰撞力,建立三维数学模型;着重探讨了颗粒大小、颗粒密度以及颗粒粒度不均等因素对球磨机中颗粒混合特性的影响,揭示球磨机内部复杂的颗粒混合运动规律。

球磨机

通过上述过程的研究与分析,发现随着球磨机转数的增加,各区域的颗粒逐渐混合均匀。近壁区域的颗粒直接受到球磨机壁面的影响,在离心力和摩擦力的作用下,由护甲将颗粒提升至一定的高度,然后颗粒重力作用下自由抛落,下落碰击在下面的颗粒上,多停留在料层表面(内部区域)。与此同时,内部区域颗粒随着球磨机的转动当料层倾角等于或大于其自然倾角时开始作泻落运动,刚好滚落至近壁区域与壁面直接接触。如此周而复始,形成了内部区域和近壁区域的颗粒交换,颗粒混合运动剧烈。而处于中间区域的颗粒,不直接受边壁作用,仅在重力和颗粒间碰撞摩擦的作用下,与近壁区域和内部区域有少量的颗粒交换,颗粒混合运动不剧烈。因此,球磨机内部不同区域颗粒混合运动的剧烈程度不同,从而导致近壁区域颗粒的混合均匀程度要比其内部区域好。

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