无机非一组课程设计0710终版.docx
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无机非一组课程设计0710终版
材料科学与工程专业课程设计
题目：
LHM系列流化床气流粉碎机
和CJM系列超细粉碎机设计
班级：
61242班
学号：
6124205、6124210、6124216、
6124226、6124230、6124231
姓名：
张洪友、彭斌、陈子钊、
宋奇、蒋亚绿、陈晓慧
2015年6月
目录
目录1
1序论2
1.1引言2
1.2气流粉碎原理及设备概述2
1.3设计任务4
2总体设计5
2.1结构组成5
2.2工作原理6
2.3成套组成8
3应用10
3.1技术参数10
3.2特点11
3.3用途11
4CJM系列超细粉碎机12
4.1概况和设备特点及应用领域12
4.2主要规格和参数12
4.3结构原理12
4.4工作原理13
致谢14
1序论
1.1引言
颗粒的粉碎过程是工业生产中常见的物理过程,针对不同的要求,需要不同粒径和表观形貌的颗粒。
常见的颗粒粉碎装置主要有机械式和气流式两种,按照粉碎介质分类又可以分为干式粉碎机和湿式粉碎机。
传统的机械式粉碎装置由于其结构复杂、运动部件较多、易损件多、颗粒粒度分布宽等缺点,这就产生了新型的超微粉碎技术。
其中气流粉碎机由于其具有传统粉碎装置无法比拟的优点而越来越受到关注。
气流粉碎机是利用高速的气流带动颗粒加速,颗粒相互碰撞、摩擦而发生颗粒的破碎。
由于其没有运动部件,粉碎介质廉价易获得而广泛使用在各个行业。
气流粉碎得到的物料具有粒度小、粒度分布窄、表面光滑、污染小等优点,其常用来粉碎化工原料、合金、陶瓷和矿物等附加值较高的物料。
1.2气流粉碎原理及设备概述
气流粉碎机已经出现很长一段时间，自1880年Baler申请了对流式气流粉碎机专利后,又相继出现了各式各样的气流粉碎机。
这些气流粉碎机都包含射流喷嘴、分级装置和进料装置。
气流粉碎机是利用喷嘴喷出的高速气流带动固体颗粒,通过颗粒之间或者颗粒与刚性壁面之间的碰撞、剪切和摩擦而使颗粒发生破裂粉碎,在分级装置中达到要求的粒径后离开装置。
根据Graffiti理论,物料的破碎主要取决于颗粒的裂纹扩展,在气流粉碎过程中,裂纹主要有张开型、滑开型和撕开型三种。
裂纹的扩展和生长必须满足一定的能量和作用力,在裂纹扩展到边缘垂直于边界时,是否发生破裂取决于两点,一是裂纹局部的应力是否大于尖端分子之间的作用力,二是是否有足够的能量提供用于生成新表面和储存的弹性应变能。
气流粉碎设备的粉碎性能主要与高速气流与颗粒之间的能量传递效率有关,怎样提高对粉碎有用的有效粉碎能成为气流粉碎设备设计的优化中的一个重要问题。
现代工业对物料的要求直接催生了超细粉碎技术的发展和进步,这些超细粉体广泛应用到各个行业。
气流粉碎机和使用气流粉碎所得的超微物料具有以下特点:
（1）高速气流（一般都大于音速）会对颗粒产生很高的速度,颗粒冲击强度大,能得到微米甚至亚微米级别的超细粉体:
（2）颗粒产品纯度高,污染小,据有关数据统计有大约四分之一的气流粉碎设备用于医药行业上的超微药物的制备;（3）所得产品粒度分布窄,颗粒形貌光滑,颗粒分散性好;（4）可以釆用惰性气体（二氧化碳、氮气）作为粉碎介质,其能够粉碎一些易燃易爆的特殊物料;（5）喷嘴喷出的气流因为节流效应温度会降低,能用于粉碎热敏性物料。
（6）气流粉碎机由于结构简单,没有切刀、磨盘等运动部件,其能够安全平稳运行,且自动化程度较高。
1.3设计任务
气流粉碎机按照机型类别分主要有扁平式气流粉碎机、流化床（对喷）式气流粉碎机和祀式气流粉碎机。
本次课程设计结合所学专业知识设计流化床（对喷）式气流粉碎机，并对其原理和内部结构进行剖析。
2总体设计
LHM系列流化床式气流粉碎机是当今使用较普遍的一种气流对喷式超微粉碎机，它融入了流态化理念，集粉碎、分级、混合、均化机理于一体，产品达世界一流水平。
本系列产品规格全、外形美观、制作精良、性能稳定可靠，是超微粉体行业的理想加工装备。
2.1结构组成
本机主要由以下几部分组成：
（1）分级腔：
由分级轮、出料口气套、高频电机、进料管、腔体组成。
物料粉碎后在此部分进行分级并排出。
分级轮的机械传动方式可以使电机直联。
（2）粉碎腔：
由粉碎腔体、汽配圈、粉碎喷嘴及进气管、视窗等组成。
是物料进行粉碎的地方。
（3）机架：
是整机的支承部分。
2.2工作原理
物料经自动加料机从流化床气流粉碎机的进料口加入，在重力的作用下落入粉碎区。
在粉碎腔中，沿中心方向相向的设置有数个粉碎喷嘴，压缩空气经喷嘴加速后达超音速。
物料落入后受此高速气流的对撞，颗粒之间相互冲击、碰撞从而粉碎。
在粉碎腔的上部有一分级腔，分级腔中水平设有高速转动的涡轮式分级轮，物料在粉碎气流和分级叶轮的共同作用下，形成流态化沸腾床，达到一定细度的颗粒随气流通过叶轮从出料口排出，粗颗粒则落到粉碎腔中继续受到粉碎。
自分级形式是在没有机械运动部件的前提下,依靠高速气流喷射旋转上升形成漩涡,不同粒径颗粒在旋转流场中所受离心力不同而所在的轨道半径不同,较细颗粒靠近中心而有机会从较细的出口离开,较粗颗粒被甩向壁面,依靠这种方式完成颗粒的自分级。
一般这种装置高径比较小,因为颗粒的粉碎和分级同时发生,其粉碎区和分级区没有明显的界限。
这种形式的气流粉碎机结构简单,操作方便,但装置在运行过程中壁面的磨损较为严重,其自分级精度较差,得到产品的粒度分布宽。
圆盘式气流粉碎机就是这一类中典型的代表,国外常用其来粉碎无机颜料Ti02。
随气流排出的物料在后面配套的气固分离装置中被实现气固分离，空气排空，物料被收集。
这就是流化床气流粉碎机的整个粉碎过程。
分级区的速度分布情况直接影响颗粒分级的效率和整机效率,因为如果分级精度不够会使颗粒在达不到要求就离开粉碎机;分级叶轮结构不合理会使颗粒在粉碎区和分级区之间循环而增加粉碎的能量输入。
在此考察了不同的分级叶轮高度下分级区的流场分布情况。
分级区为沿Z轴高度在200-300mm之间的位置。
2.2.1分级叶轮轴向速度分布
分级叶轮转速越高,轴向气流速度沿轴向的变化梯度越大。
均匀的轴向速度使得分级机的分级过程更为连续和平稳,所以在相同轴向位置处,高转速下轴向速度更为均勾,其分级得到的粒径分布更窄。
2.2.2分级叶轮切向速度分布
叶轮的旋转只对边缘很小范围内的流体流动造成影响,远离叶轮壁面的流体还是按照原来的旋转方向运动,这种影响随叶轮高度的不同而不同。
叶轮顶部气流受叶轮旋转作用的影响最大,其切向速度也最小。
当叶轮的转速提高时,叶轮影响的范围不断扩大,使得叶轮沿旋转轴方向的切向速度更加均匀。
2.2.3分级叶轮径向速度分布
不同高度的气流径向速度分布不同,在低转速下径向速度均为负值,说明在这个范围内气流是向叶轮内部流动的,没有漩涡产生。
气流外溢不但对颗粒起不到分级的作用,还有可能会使颗粒返混到分级区影响颗粒分级。
如果细颗粒因为气流外溢而再次进入到分级区,很有可能会导致颗粒的过粉碎,这对于需要精确控制粒度分布的产品是不利的。
较高的分级转速必然会造成叶轮流道阻力的増加,会导致风机输出功率的增加。
在实际操作中要综合选择合适的操作参数,而不能只单纯靠提高分级机转速来减小粉碎颗粒的粒径。
2.3成套组成
本机必需经过配套组合后方能形成生产力。
其配套组合一般由下述几部分组成：
空气压缩机、后冷却机、储气罐、冷冻干燥机（无热再生干燥机）、两级过滤器、自动加料机、流化床式气流粉碎机、旋风分离器、脉冲袋式捕集器、引风机等。
下面为一般配置的方框图。
3应用
3.1技术参数
型号
LHM-200
LHM-350
LHM-500
LHM-600
标准空气消耗量（m3/min）
~6
~10
~20
~40
进料细度（目）
60~325
产品细度（d97m）
4~80
4~80
6~100
8~150
处理量（kg/h）
20~100
20~180
80~400
200~900
分级轮
型号
100
150
200
315
功率（kw）
3
4
5
15
空压机
压力（MPa）
1.0
1.0
1.0
1.0
排气（m3/min）
6
10
20
40
功率（kw）
45
72
165
260
注：
处理量因物料硬度、流动性、比重等性质以及期望产品粒度及粒度分布而有所不同，具体针对某种物料的处理量大小应根据试验记录定。
3.2特点
本机所有与物料接触的零部件均采用不锈钢制作，分级轮用耐磨材料制成，既可减少对联物料的污染，又经久耐用。
其特点简述如下：
（1）可获得粒度分布要求很高的产品，通过调节分级轮转速和粉碎压力，可以获得粒度分布相对一般气流粉碎机更窄的产品。
（2）由于是对撞式粉碎，所以对腔体的磨损较小，故在粉碎高硬度物料方面具有独到的优越性。
（3）成套组合可以电气自动化控制程度高，运行平稳，性能稳定，操作简单。
（4）成套系统密闭。
可以使用惰性气体进行闭循环粉碎，从而实现对易燃、易爆、易氧化物料的超微粉碎。
3.3用途
本系列产品具有超微粉碎各种物料的广泛适应性，对高硬度、脆性物料，凝聚性物料，热敏性物料均有良好的粉碎效果。
如：
锆英砂、氧化铝、氧化锆、二氧化硅、滑石、碳酸钡、碳酸钙、硅酸铝、高岭土、炭黑、AC发泡剂、墨粉、涂料、颜料、磷酸氢钙、膨润土、荧光粉、石墨、物料和橡胶用各种填充剂、农药、锂离子电池材料、固体推进器用原料等等，随着新技术、新材料的不断涌现，其应用范围必将更加广泛。
4CJM系列超细粉碎机
4.1概况和设备特点及应用领域
CJM系列超细粉碎机是根据日本专门用于钴酸锂、锰酸锂等电池材料的粉碎设备改进而成。
其特点是：
①通过改进现采用刚玉陶瓷磨圈和刚玉陶瓷刀片，高耐磨无污染；②技术性能稳定，耗电低，只有气流粉碎机的五分之一；③采用程序控制，变频、无极调速，生产粒径调节范围广；④采用双水冷构造确保机内保持常温；⑤生产效率高，噪音低，造型美观、占地面积小。
特别使用在高科技、防污染、热敏性领域材料加工；
除上述材料外，还特别适合中草药、食品、化工、制药、农药、军工等领域。
4.2主要规格和参数
名称
规格和型号
主机功率
进料细度
产品细度
产量kg/h
超细粉碎机
CJM－200
3.37kw
≤3mm
5~200μm
5～30
超细粉碎机
CJM－350
9.37kw
≤3mm
5~200μm
50～200
超细粉碎机
CJM－450
16.87kw
≤3mm
5~200μm
120～300
4.3结构原理
本机组由主机、旋风分离器、捕集器、电气控制柜及联接件组成。
主机主要由机架、机体，自动加料系统，粉碎系统，分级轮，及电机拖动系统等组成。
4.4工作原理
物料由螺旋加料机均匀地推入粉碎室，由于负压的作用物料立即到达粉碎区，受到粉碎刀高速冲击和剪切，同时还受到和刚玉陶瓷磨圈齿的撞击等作用而被粉碎。
经粉碎后的粉体因受到捕集器高压风机引风造成的负压而进入分级区，分级轮的分选，细粉继续由负压带入旋流器或直接进入捕集器进行气固分离，固体旋转落入旋流器下端成为产品收集。
气体中还有极少尘埃状的微粉，用滤袋过滤同时收集，气体排空。
物料细度与下列因素有关：
①与分级轮的转速有关，分级轮转速越快产品越细；②与粉碎刀的线速度有关，线速度越高冲击力和剪切力越大，产品越细；③与粉碎产量有关，产量越高细度越差，即产品越粗；④与风机的风量、风压有关，风量、风压越高产品越粗，相反则细。
用户可根据自己产品的客户要求去调整，以便获得满意的产量与合格的产量。
致谢
本课程设计是在罗绍华教授的精心指导下完成的，从选题到设计无不凝结着老师的心血和谆谆教导。
老师渊博的专业知识、对科学研究事业的深沉热爱、对科学研究孜孜不倦的探索精神以及严谨的治学态度给了我们深深的教诲与启迪，这将令我们终身受益。
感谢宜兴市宏达通用设备有限公司的相关人员，他们给了我们很大的帮助。
在此，我们向他们表示最衷心的感谢。
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