Investigación sobre las características de los trituradores de flujo de aire de disco basados en diferentes tipos de fuentes de gas

I. Introducción

Este artículo pertenece al tema de aplicación de la trituradora de flujo de aire, con un total de 12000 palabras en el texto completo, y se tarda unos 20 minutos en leerlo.

resumen

Este estudio estudió experimentalmente la influencia de cuatro fuentes de gas de peso molecular diferentes, helio, vapor, aire y dióxido de carbono, en el proceso de molienda fina de la trituradora de flujo de aire de Disco. Los resultados del estudio muestran que el tipo de fuente de gas no tiene un impacto significativo en la morfología de distribución del tamaño del grano del producto, pero la fuente de gas ligero con un menor peso molecular puede reducir significativamente el límite de molienda. La eficiencia de molienda de cada fuente de gas muestra una tendencia a la baja en función del aumento del peso molecular: helio, vapor, aire nuevamente, dióxido de carbono es el más débil, este fenómeno está estrechamente relacionado con la velocidad del sonido y las características de energía cinética de la fuente de gas. El estudio encontró además que cuando se forma una estructura de flujo de aire giratorio estable, de alta velocidad y simétrica en la cavidad de trituración (correspondiente a una relación de masa crítica de gas - sólido de aproximadamente 2), el sistema de clasificación incorporado puede lograr un control efectivo de la granularidad superior del producto. El consumo específico de energía afecta principalmente a la velocidad a la que se alcanza el límite de molienda sin cambiar el valor límite en sí. Este estudio proporciona una base teórica importante para optimizar la eficiencia energética y los parámetros de proceso de la trituradora de flujo de aire.

Palabras clave

Trituración de flujo de aire de disco; Tipo de fuente de gas; Triturar; Límite de trituración

II. marco general

III. Introducción

El objetivo de este estudio es explorar la influencia de diferentes tipos de fuentes de gas en el rendimiento de trituración de la trituradora de flujo de aire de Disco.Debido a sus características de función de clasificación incorporada, estructura simple y fácil limpieza, la trituradora de flujo de aire de disco es ampliamente utilizada en el proceso de trituración de micrones en las industrias farmacéuticas y químicas finas.Sin embargo, su estructura de campo de flujo interno es compleja y su comportamiento hidrodinámico se ve afectado significativamente por la morfología geométrica del equipo y los parámetros de operación, y los cambios sutiles pueden causar diferencias de rendimiento. Sobre la base de la investigación anterior sobre las características hidromecánicas y el mecanismo de clasificación de la trituradora de flujo de aire, este trabajo se centra en analizar el mecanismo de Acción de las propiedades de la fuente de gas sobre el límite de trituración y la eficiencia energética, con el fin de proporcionar apoyo teórico para el diseño óptimo de equipos de trituración de alto rendimiento.

IV. procesos básicos

Velocidad del sonido

Como muestra la fórmula, la velocidad del sonido (vs) es una función del peso molecular del gas (mw) y la temperatura del gas (t).

En la fórmula, k es la relación calor - capacidad específica del gas y R es la constante del gas.

En condiciones de temperatura más alta, los gases con menor peso molecular pueden producir una velocidad de sonido más alta, lo que a su vez tiene una mayor energía cinética. YLa velocidad del gas y la energía cinética que produce son los factores clave que determinan el rendimiento de trituración.. Este experimento amplía el rango de investigación de la velocidad del gas seleccionando gases de diferentes pesos moleculares, que incluyen helio, vapor, aire y dióxido de carbono, con un rango de peso molecular de 4 - 44 G / mol. Entre ellos, la temperatura del vapor sobrecalentado se controla en 200 grados celsius, y los tres gases restantes se encuentran a temperatura ambiente (35 grados celsius). Las condiciones reales de funcionamiento y la velocidad del sonido correspondiente calculada de acuerdo con la fórmula se muestran en la tabla 1.

Energía cinética y consumo específico de energía

La energía cinética del gas (ke) se considera una medida de la entrada total de energía y se puede calcular a partir de las fórmulas (2) y (3) a través de la relación de capacidad térmica específica (k), el peso molecular (mw), la temperatura (t) y la presión (p) del gas.

En la fórmula, mg es el flujo de masa de gas y a es el área de circulación.

La fórmula (1) muestra que la velocidad del sonido del gas no tiene nada que ver con la presión; Por su parte, el flujo de masa del gas es proporcional a la presión, por lo que la entrada total de energía cinética también es proporcional a la presión del gas. En la práctica, aumentar la presión del gas no cambiará la velocidad del gas, solo aumentará el flujo de gas y la entrada de energía total. Una mayor presión de gas puede hacer que las partículas se trituren más finas, pero este fenómeno a menudo se malinterpreta como una mejora de la eficiencia energética, que debe evaluarse a través del consumo específico de energía. El consumo específico de energía (sec) se define como la energía necesaria para reducir el tamaño de las partículas de un material por unidad de masa del tamaño de las partículas de alimentación al tamaño de las partículas del producto. Durante el experimento, el consumo específico de energía se puede ajustar fácilmente manteniendo el flujo de gas sin cambios y cambiando la tasa de alimentación sólida (f). la fórmula de cálculo es la siguiente:

Al dibujar la curva de relación entre el consumo específico de energía y el tamaño de las partículas del producto, se puede proporcionar una base para evaluar la eficiencia energética de trituración.

V. resultados y debates

Distribución del tamaño de las partículas

La distribución del tamaño de las partículas de los productos triturados se mide mediante el método de dispersión láser. la figura 2 - 5 muestra la familia de curvas de distribución del tamaño de las partículas cuando se utilizan helio, dióxido de carbono, vapor y aire como gases impulsores, y la variable es el consumo específico de energía.

Los experimentos han observado que los procesos de reducción del tamaño de las partículas de diferentes tipos de gas son similares: en condiciones de menor consumo específico de energía (o menor relación Gas - sólido), se producen partículas finas, pero algunas partículas gruesas originales en la alimentación se conservan, lo que es un fenómeno típico en el proceso de trituración del flujo de aire. Aumentar el consumo específico de energía (o la relación Gas - sólido) no solo hace que el producto sea más fino, sino que también reduce la distribución del tamaño de las partículas reduciendo el contenido de partículas gruesas, lo que indica que cuando el gas y el sólido son relativamente bajos, la reducción del tamaño de las partículas es el proceso dominante, mientras que La acción de clasificación tiene un menor impacto en la distribución del tamaño de las partículas del producto. Cuando el consumo específico de energía alcanza unos 1000 kWh / T (el rango de relación Gas - sólido correspondiente al dióxido de carbono, el aire, el vapor y el helio es de 8 - 100), se alcanza un nivel crítico de consumo específico de energía, cuando la distribución del tamaño de las partículas del producto comienza a reducirse y el tamaño de las partículas cortadas es de unos 30 micras. Si la relación Gas - sólido crítica se normaliza con el peso molecular correspondiente a cada gas, se puede obtener un valor general que representa el índice de relación Gas - sólido crítico, que es 2 para todos los gases de prueba. Este índice crítico de relación Gas - sólido muestra que se ha formado un Estado de flujo plenamente desarrollado en la cavidad de trituración, que es un requisito previo para el funcionamiento efectivo del papel de clasificación.

Límite de trituración

El límite de trituración se define como el Estado más fino en el que la distribución del tamaño del producto ya no cambia cuando el consumo específico de energía continúa aumentando. El límite de trituración de la trituradora de flujo de aire se puede estudiar a través de dos métodos experimentales diferentes: uno es reducir constantemente la tasa de alimentación sólida manteniendo la energía del gas sin cambios hasta alcanzar el límite de trituración; La otra es enviar repetidamente el producto triturado a la trituradora para triturarlo varias veces hasta que se alcance el límite de trituración bajo la condición de una relación Gas - sólido fija. La implementación del primer método es más difícil, porque reducir la tasa de alimentación no solo requiere un control preciso de la alimentación, sino que también hace que las condiciones de operación superen rápidamente el ámbito de aplicación real, por lo que este estudio utiliza este último método (trituración repetida) para determinar el límite de trituración.

La figura 6 muestra los resultados experimentales cuando se utiliza el aire como tipo de fuente de aire. Se realizaron tres grupos de experimentos a la tasa de alimentación sólida seleccionada para aumentar el consumo específico de energía pulverizando repetidamente el producto triturado (aumentando el número de pases). Curiosamente, los tres grupos de experimentos finalmente alcanzaron el mismo límite de trituración, pero la diferencia es que cuanto mayor sea la relación Gas - sólido, más rápido se alcanzará el límite de trituración. En este experimento, el límite de trituración de este lote de arena de silicio es de un tamaño promedio de partícula de 4 micras, y el límite de trituración de diferentes materiales será diferente.

Otra forma de observar el límite de trituración es que cuando el tamaño de las partículas está cerca del polo de trituración, la pendiente de la curva de consumo de energía específica se vuelve inusualmente empinada (como se muestra en la figura 7). En este momento, el consumo específico de energía aumenta exponencialmente y la eficiencia energética es extremadamente baja, por lo que la trituradora no debe funcionar en condiciones cercanas al límite de trituración en la práctica.

Cabe señalar que el tipo de fuente de gas puede afectar el límite de trituración:Cuanto menor sea el peso molecular del gas, más fino será el límite de trituración que se puede lograr, y su orden es helio > vapor > aire > dióxido de carbono.. dentro del rango de trituración convencional con un tamaño promedio de partícula de 5 - 80 micras, independientemente de la fuente de gas o las condiciones de operación utilizadas, el consumo específico de energía necesario para obtener el tamaño de partícula de un producto específico es aproximadamente el mismo, es decir, la eficiencia energética de trituración es similar.

VI. Conclusiones

• El tipo de fuente de gas no tiene un impacto significativo en la morfología de la distribución del tamaño del producto, y la finura del producto es aproximadamente la misma bajo la misma entrada de consumo específico de energía;
• Los tipos de fuentes de gas con menor peso molecular tienen la capacidad de producir productos más finos, es decir, el efecto de trituración: helio > vapor > aire > dióxido de carbono;
• Solo cuando se forma un Estado de flujo plenamente desarrollado en la cavidad de trituración, la función de clasificación de flujo de aire incorporado puede controlar eficazmente el tamaño máximo de las partículas del producto;

Los resultados del estudio muestran que la relación Gas - sólido crítica necesaria para formar una estructura de flujo de aire giratorio estable, de alta velocidad y simétrica es de aproximadamente 2, es decir, cada alimentación sólida de 1 kg / h debe combinarse con un flujo de gas de 2 kg / h, y el nivel de consumo de energía específico correspondiente a La relación Gas - sólido es de aproximadamente 1000 kWh / t;

Solución integral para la preparación de partículas inhaladas

Referencias

[1] Zhao Q Q, Schurr G. Efecto de los gases motores en la molienda fina en un molino de energía fluida[J]. Powder Technology, 2002, 122(2):129-135.DOI:10.1016/S0032-5910(01)00408-9.