高壓水射流粉碎固體物料的數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、目前,傳統(tǒng)的超細(xì)粉碎技術(shù)存在能耗高,不能保持顆粒的原始結(jié)晶形狀與表面光澤,難以得到高質(zhì)量、高純度的超細(xì)粉體等問題。高壓水射流粉碎技術(shù)正是應(yīng)這些要求而發(fā)展起來的一門新技術(shù)。本文在現(xiàn)有的高壓水射流粉碎技術(shù)的基礎(chǔ)上,參與設(shè)計制作了一種新型的復(fù)合式水力超細(xì)粉碎裝置。該裝置利用高壓水流對待粉碎物料的沖擊和水楔作用、以及物料與加速管道的摩擦剪切、與靶體之間的碰撞的沖擊、與研磨介質(zhì)的研磨沖擊、在水體中的紊動、空化及研磨介質(zhì)與濾板之間的摩擦剪切等作用,

2、來實現(xiàn)物料的粉碎。該粉碎裝置采用最大工作壓力為17MPa的高壓柱塞泵為動力源,實驗配備了D60無縫鋼管作為加速管,采用自吸式進(jìn)料方式,并對實驗裝置做了可視優(yōu)化改進(jìn)?？紤]物料的易取得性以及對高壓水射流粉碎的適應(yīng)性,本文選用煤作為實驗粉碎物料,分別在12MPa、15MPa、17MPa工作壓力下,以相同的進(jìn)料速度,對物料進(jìn)行了一系列一次粉碎實驗研究,實驗結(jié)果表明在相同進(jìn)料速度下,工作壓力越大物料一次總粉碎率越大,各等級粒徑物料粉碎率也呈增大趨

3、勢,其中增大壓力對提高二級(0.5mm-0.1mm)和三級(0.1mm～0.05mm)物料粉碎率作用明顯,因此增大工作壓力是提高一次粉碎率的重要技術(shù)途徑。實驗還針對同一工作壓力下(實驗選17MPa)不同進(jìn)料速度對一次粉碎率的影響進(jìn)行了系列實驗,結(jié)果表明各級物料粉碎率受進(jìn)料速度的影響均較明顯,總體表現(xiàn)為進(jìn)料速度越慢總粉碎率越高,各級物料粉碎率也相應(yīng)提高,其中一級和三級物料粉碎率受進(jìn)料速度的影響最為顯著,增大幅度較大。利用FLUENT軟件對

4、復(fù)合式水力超細(xì)粉碎裝置內(nèi)噴嘴至沖擊靶體處水氣固三相流的流動進(jìn)行了數(shù)值模擬。主要采用有限體積法輔以RNGk-ε湍流模型離散求解,引入水氣兩相流VOF模型,固體粒子(煤粒)與水的耦合采用離散相模型。根據(jù)模擬結(jié)果分析了箱體內(nèi)的各項水力特性(流速、壓力)、以及粒子的分布等特點。數(shù)值模擬中發(fā)現(xiàn)D40加速管內(nèi)固體粒子的集束性較好,靶體處沖擊點壓力更大。因此,對加速管管徑進(jìn)行合理優(yōu)化可以提高粉碎率。通過對12MPa、15MPa、17MPa工作壓力下的