氣流粉碎工藝參數(shù)的研究
他山石氣流粉碎工藝參數(shù)的研究
氣流粉碎機的參數(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、分級輪頻率、工質壓力（氣流速度）、引射壓力（進料速度）等。
1.2.2.1氣流速度效應分析
氣流速度即為空壓機所輸送的氣體通過噴嘴進入粉碎室時的速度。設在高速氣流中運動的顆粒，其質量為m，高速氣流賦予它的運動速度為w，則該顆粒所具有的動能為：E=0.5mw2。動能E只有一部分用于物料顆粒的粉碎上，這部分的動能記為△E。當物料顆粒對著沖擊板或對著正在運動的其它顆粒發(fā)生沖擊碰撞時，這部分能量用下式表示：
（7-1）
式中，wi——發(fā)生沖擊碰撞時顆粒所具有的速度；
ε——沖擊碰撞后顆粒速度的恢復系數(shù)，ε<1。
假設脆硬性的物料顆粒是絕對彈性體，則顆粒沖擊破壞所需的功，可以表示為：
（7-2）
式中，σ——物料的強度極限；
E ——物料的彈性模量；
ρ——物料的密度；
m ——顆粒的質量。
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wi：
（7-3）
由此可知，為了達到超微粉碎的目的，氣流粉碎的氣流必須具有很高的速度，才能產生很大的能量[7言仿雷.超微氣流粉碎技術[J].材料科學與工程，2000，18（4）：145-149]。因此提高噴嘴的氣流速度，對提高物料粉碎效果、粉碎效率是有利的[楊云川，李國康. 超細粉體氣流粉碎技術探析[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].沈陽工業(yè)大學學報，2005，27（2）：238-240]。但是，如果過高地追求高速度，則要增加能耗。同時，根據陸厚根、李鳳生[陸厚根. 粉體技術導論[M]. 上海：同濟大學出版社，1998；李鳳生. 特種超細粉體制備技術及應用[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2002]的研究，當氣流速度高到某一值時，粉碎效率不但不再上升反而呈下降趨勢。因此，單純提高氣流速度對能源消耗、粉碎效率等也是不利的。
陳海焱、Arnaud Picot等的研究表明：工質壓力提高使顆粒獲得的動能增加，碰撞能量增加，產品粒度更細。但是工質壓力增加到某一值時，粒度減少的趨勢變緩。這是因為噴嘴氣流速度與工質壓力并非線性關系，當工質壓力超過一定值時，打破了噴嘴前后的壓力比，在粉碎室產生激波，氣相穿過激波時速度下降而固相速度幾乎不變，氣固相的速度差導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，工質壓力應有一個最優(yōu)值。
Rudinger認為，氣流粉碎過程中，顆粒濃度越高，加速過程中能量損失會更少。要使顆粒有效地粉碎，碰撞時的速度必須足夠高，即使在高顆粒濃度下，也可以通過提高噴嘴的壓力而使顆粒加速，但是，壓力不能無限地增大，因為隨著壓力的增加，壓縮機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]。
