氣流粉碎工藝參數(shù)的研究

氣流粉碎機(jī)的參數(shù)研究包括幾何參數(shù)和工藝參數(shù)。幾何參數(shù)包括噴嘴直徑、噴嘴與噴嘴（或靶）間的軸向距離、粉碎室直徑等，工藝參數(shù)主要包括：原料初始粒度、分級(jí)輪頻率、工質(zhì)壓力（氣流速度）、引射壓力（進(jìn)料速度）等。

1.2.2.1氣流速度效應(yīng)分析

氣流速度即為空壓機(jī)所輸送的氣體通過(guò)噴嘴進(jìn)入粉碎室時(shí)的速度。設(shè)在高速氣流中運(yùn)動(dòng)的顆粒，其質(zhì)量為m，高速氣流賦予它的運(yùn)動(dòng)速度為w，則該顆粒所具有的動(dòng)能為：E=0.5mw²。動(dòng)能E只有一部分用于物料顆粒的粉碎上，這部分的動(dòng)能記為△E。當(dāng)物料顆粒對(duì)著沖擊板或?qū)χ谶\(yùn)動(dòng)的其它顆粒發(fā)生沖擊碰撞時(shí)，這部分能量用下式表示：

  （7-1）

式中，w_i——發(fā)生沖擊碰撞時(shí)顆粒所具有的速度；

ε——沖擊碰撞后顆粒速度的恢復(fù)系數(shù)，ε<1。

假設(shè)脆硬性的物料顆粒是絕對(duì)彈性體，則顆粒沖擊破壞所需的功，可以表示為：

（7-2）

式中，σ——物料的強(qiáng)度極限；

E ——物料的彈性模量；

ρ——物料的密度；

m ——顆粒的質(zhì)量。

顯然，為了使物料顆粒發(fā)生粉碎，必要的條是：

便可以求出使顆粒發(fā)生粉碎所必需的沖擊速度w_i：

 （7-3）

由此可知，為了達(dá)到超微粉碎的目的，氣流粉碎的氣流必須具有很高的速度，才能產(chǎn)生很大的能量[7言仿雷.超微氣流粉碎技術(shù)[J].材料科學(xué)與工程，2000，18（4）：145-149]。因此提高噴嘴的氣流速度，對(duì)提高物料粉碎效果、粉碎效率是有利的[楊云川，李國(guó)康. 超細(xì)粉體氣流粉碎技術(shù)探析[J]. 化工礦物與加工，2002(6):23-25] [王工，汪英. 氣流粉碎裝置粉碎效能分析[J].沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，27（2）：238-240]。但是，如果過(guò)高地追求高速度，則要增加能耗。同時(shí)，根據(jù)陸厚根、李鳳生[陸厚根. 粉體技術(shù)導(dǎo)論[M]. 上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1998；李鳳生. 特種超細(xì)粉體制備技術(shù)及應(yīng)用[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2002]的研究，當(dāng)氣流速度高到某一值時(shí)，粉碎效率不但不再上升反而呈下降趨勢(shì)。因此，單純提高氣流速度對(duì)能源消耗、粉碎效率等也是不利的。

陳海焱、Arnaud Picot等的研究表明：工質(zhì)壓力提高使顆粒獲得的動(dòng)能增加，碰撞能量增加，產(chǎn)品粒度更細(xì)。但是工質(zhì)壓力增加到某一值時(shí)，粒度減少的趨勢(shì)變緩。這是因?yàn)閲娮鞖饬魉俣扰c工質(zhì)壓力并非線性關(guān)系，當(dāng)工質(zhì)壓力超過(guò)一定值時(shí)，打破了噴嘴前后的壓力比，在粉碎室產(chǎn)生激波，氣相穿過(guò)激波時(shí)速度下降而固相速度幾乎不變，氣固相的速度差導(dǎo)致固相撞擊速度下降而影響了粉碎效果[陳海焱，王成端.超音速流化床氣流磨系統(tǒng)參數(shù)的研究[J]. 化工礦物與礦工，2001(4)：4-7；Arnaud Picot，Christophe Lacroix. Effect of Micronization on Viability and Thermotolerance of  Probiotic Freeze-dried Cultures[J]. International Dairy Journal，2003，13(6)：455-462]。因此，工質(zhì)壓力應(yīng)有一個(gè)最優(yōu)值。

Rudinger認(rèn)為，氣流粉碎過(guò)程中，顆粒濃度越高，加速過(guò)程中能量損失會(huì)更少。要使顆粒有效地粉碎，碰撞時(shí)的速度必須足夠高，即使在高顆粒濃度下，也可以通過(guò)提高噴嘴的壓力而使顆粒加速，但是，壓力不能無(wú)限地增大，因?yàn)殡S著壓力的增加，壓縮機(jī)的能耗將以非線性的方式快速地增加[18Rudinger G.. Fundamentals of gas-particle flow[J].Handbook of Powder Technology,1980:1-75]。