立磨腔內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值模擬研究.pdf

1、立磨采用料床機(jī)理粉磨物料,集磨碎、烘干和分級(jí)于一體,其結(jié)構(gòu)緊湊、流程簡(jiǎn)單、電耗低,是一種高效的粉磨設(shè)備,現(xiàn)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于水泥工業(yè)。在立磨工作過(guò)程中,粉體顆粒的輸運(yùn)和分離效率直接影響整個(gè)立磨的工作效率。掌握立磨腔內(nèi)流場(chǎng)分布規(guī)律以及粉體顆粒分離原理,并尋求更合理的腔內(nèi)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件的幾何參數(shù),對(duì)提高立磨粉磨系統(tǒng)的效率具有重要意義。
　　本文選用商業(yè)計(jì)算流體力學(xué)軟件STAR-CCM+,基于有限體積法計(jì)算離散計(jì)算區(qū)域,建立控制方程組,多相流

2、模型采用拉格朗日模型(LagrangianMultiphasemodel),選粉機(jī)的旋轉(zhuǎn)區(qū)域采用多重參考坐標(biāo)系法(Multiplereferenceframe,MRF),湍流模型采用Realizablek-ε二方程模型,這些數(shù)學(xué)模型結(jié)合在一起,完成對(duì)立磨腔內(nèi)流場(chǎng)的計(jì)算。
　　立磨腔內(nèi)磨輥區(qū)域的流體運(yùn)動(dòng)主要由突擴(kuò)運(yùn)動(dòng)、邊界層分離和繞流運(yùn)動(dòng)耦合而成。氣體由風(fēng)環(huán)噴出形成射流,在磨輥軸下半部與磨輥背面的空間形成渦流區(qū)。射流繞過(guò)磨輥軸后,在

3、磨輥上部和灰斗之間的區(qū)域內(nèi)形成渦流區(qū);在無(wú)磨輥區(qū)域,射流和磨盤(pán)與灰斗之間形成大的渦流區(qū),這兩個(gè)渦流區(qū)域接合在一起形成一個(gè)大的繞灰斗的環(huán)形縱向渦流。固體顆粒在磨腔內(nèi)氣體的夾帶下,受重力場(chǎng)的影響,有很強(qiáng)離散性,但渦流區(qū)的存在加強(qiáng)了氣固兩相之間的耦合,有助于固體顆粒的初步分級(jí)。在選粉區(qū)域主要呈現(xiàn)出沿順時(shí)針的強(qiáng)制渦旋流,在出風(fēng)口的影響下,產(chǎn)生彎管效應(yīng),導(dǎo)致流場(chǎng)分布為非軸對(duì)稱(chēng)性,在導(dǎo)風(fēng)葉片間產(chǎn)生局部二次渦流,導(dǎo)風(fēng)葉片的安裝角度應(yīng)隨位置的不同而有所

4、改變。
　　通過(guò)對(duì)立磨腔內(nèi)流場(chǎng)分布規(guī)律的研究,對(duì)部分關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件風(fēng)環(huán)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化:風(fēng)環(huán)調(diào)風(fēng)板氣體的入磨角度α=30°時(shí),能拉長(zhǎng)渦流區(qū)的區(qū)域,加強(qiáng)了氣固兩相的耦合,有利于使氣固兩相流更易進(jìn)入選粉區(qū);風(fēng)環(huán)導(dǎo)風(fēng)錐β=30°時(shí),能減少大的渦流區(qū)的形成,有利于粉體顆粒在立磨腔內(nèi)實(shí)現(xiàn)初步分級(jí),同時(shí)壓差損失在可接受范圍之內(nèi),為最佳選擇。
　　調(diào)整導(dǎo)風(fēng)葉片的徑向夾角γ能調(diào)節(jié)選粉區(qū)域內(nèi)的速度場(chǎng)分布。經(jīng)數(shù)值模擬研究結(jié)果表明:導(dǎo)風(fēng)葉片徑向夾角γ沿