毕业设计（论文）-双圆盘式气流粉碎机设计说明书

摘要双圆盘式气流粉碎机具有单圆盘气流粉碎机中高速气流对粒子的冲击和摩擦作用，而且能使超高速运动、能量巨大的粒子产生碰撞，广泛应用于各种非金属矿等原料的超微粉碎，与传统的气流粉碎相比生产效率更高。本次设计主要针对双圆盘式气流粉碎机进行设计。首先，通过对圆盘式气流粉碎机结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了总体结构方案；接着，对主要技术参数进行了计算选择；然后，对各主要零部件进行了设计与校核；最后，通过AutoCAD制图软件绘制了双圆盘式气流粉碎机装配图及主要零部件图。通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。关键词：双圆盘；气流粉碎；喷嘴；设计AbstractHighliftdevicecalledweightliftingdevice,atopheavymachinery,liftingmachineisawithrelativelysmallforcecantheweightlifting,descendingorshiftofsimpletools,canalsobeusedtocorrectthedeformationoftheequipmentinstallationandthedeviationofthecomponentsuchas.Electricliftingdeviceisaliftingdeviceforliftingheavyobjectsbyscrewdrive.Themotoriscomposedofamotor,abeltdrive,aturbinevortexroddrive,ascrew,anut,aliftingrod,etc..Thisdesignfirst,basedonthestructureandtheprincipleofelectricliftingdeviceofhighanalysis,thisanalysisbasedonputforwardtheoverallstructureschemeofandthen,thedesignandverificationofmaintechnicalparametersofthemainpartsisdiscussed;then,throughthethree-dimensionaldesignsoftwarePro/Edesigntheelectricliftingdeviceandmotionsimulationiscarriedout.Finally,drawtheelectricliftingdeviceassemblyandmajorpartsofthemap.Throughthedesign,theconsolidationoftheUniversityoftheprofessionalknowledge,suchas:mechanicalprinciples,mechanicaldesign,mechanicsofmaterials,toleranceandinterchangeabilitytheories,mechanicaldrawing;masterthedesignmethodofgeneralmachineryproductsandbeabletoskillfullyuseAutoCADdrawingsoftware,forthefutureworkinlifeisofgreatsignificance.Keywords:Liftingequipment;Turbine;Spiral;Design;Simulation目录摘要 IAbstract II1.绪论 11.1选题背景 11.2国内外研究现状 11.2.1气流粉碎工艺参数的研究 11.2.2气流粉碎理论的研究 22.总体方案设计 42.1主要技术参数 42.1.1设计参数选定 42.1.2总体方案选定 42.2设计思路 52.3设计方案流程图 52.4本章小结 53.主要部件的设计和计算 63.1粉碎系统的设计和计算 63.1.1加速规律研究 63.1.2粉碎规律的研究 103.1.3喷嘴的设计和计算 133.1.4粉碎腔的设计和计算 143.2加料系统的设计和计算 153.3分级系统的设计和计算 173.3.1分级理论 173.3.2分级设备 173.3.3分级器设计 185.参考文献 216.致谢 221.绪论1.1选题背景许多材料加工成超微状态，会得到许多非微粒产品无法得到的特殊功能；如提高其在化学反应中的反应速率，改善其着色率、遮盖力、色度，增强其分散、流变性、补强性等。因此，超微产品已广泛的用于化工、医药、涂树、农药、染料、电子等行业中，成为这些行业高性能高技术产品不可缺少的材料。目前我国的超细粉碎设备，基本上己与世界上定型机种处在同一水平线上，国际上成熟的机种，我国都能生产，如气流磨、搅拌磨、塔式磨、振动磨、各类机械式高速冲击磨等。但是由于我国在粉体技术的研究方面较世界先进国家起步晚，故设备研制也晚，基础差，起点低，引进消化后所生产的各类设备，质量难免良萎不齐，有些只是在低水平上重复，甚至有些概念含混不清。基于以上情况不仅可以看到超微粉碎的重要作用，也可以看到我国超微粉碎的薄弱之处。双圆盘式气流粉碎机具有单圆盘气流粉碎机中高速气流对粒子的冲击和摩擦作用，而且能使超高速运动、能量巨大的粒子产生碰撞，广泛应用于各种非金属矿等原料的超微粉碎，与传统的气流粉碎相比生产效率更高。1.2国内外研究现状1.2.1气流粉碎工艺参数的研究气流粉碎机的参数研究包括几何参数和工艺参数。几何参数包括喷嘴直径、喷嘴与喷嘴（或靶）间的轴向距离、粉碎室直径等，工艺参数主要包括：原料初始粒度、分级轮频率、工质压力（气流速度）、引射压力（进料速度）等。陈海焱、ArnaudPicot等的研究表明：工质压力提高使颗粒获得的动能增加，碰撞能量增加，产品粒度更细。但是工质压力增加到某一值时，粒度减少的趋势变缓。这是因为喷嘴气流速度与工质压力并非线性关系，当工质压力超过一定值时，打破了喷嘴前后的压力比，在粉碎室产生激波，气相穿过激波时速度下降而固相速度几乎不变，气固相的速度差导致固相撞击速度下降而影响了粉碎效果。因此，工质压力应有一个最优值。Rudinger认为，气流粉碎过程中，颗粒浓度越高，加速过程中能量损失会更少。要使颗粒有效地粉碎，碰撞时的速度必须足够高，即使在高颗粒浓度下，也可以通过提高喷嘴的压力而使颗粒加速，但是，压力不能无限地增大，因为随着压力的增加，压缩机的能耗将以非线性的方式快速地增加。进料速度是影响粉碎效果的重要参数之一，进料速度主要由粉碎区的持料量决定。进料速度的大小决定粉碎室每个颗粒受到的能量的大小。当加料速度过小，粉碎室内颗粒数目不多时，颗粒碰撞机会下降，颗粒粒径变大；当进料速度过大时，粉碎室内的颗粒浓度增加，每个颗粒所获得的动能减少，导致由碰撞转变成颗粒粉碎的应变能变小，颗粒粒径增加，颗粒粒度分布大，因此寻找最佳进料速度是很重要的。1.2.2气流粉碎理论的研究根据气流粉碎原理，其基础理论研究主要包括了以下方面：高速气流的形成，颗粒在高速气流中的加速规律，颗粒冲击粉碎规律，气流粉碎机参数的研究。气流粉碎中物料粉碎的能量来源于高速气流，高速气流则是依靠喷嘴将气流的内能转化为动能而形成的。气流粉碎的喷嘴可分为收缩型和缩扩型(Laval型)，目前主要采用缩放型喷嘴。在气流粉碎机研制之初，在计算方法的确定、型面曲线修正、起始扩散角控制等方面，研究人员依据气体动力学原理，在喷嘴的设计理论和基础实验研究方面作了一定的工作。叶菁等利用定常二维无旋超音速流的数值方法——特征线法，结合气流粉碎机的流动特征，分析了喷嘴管壁特征线的设计方法，提出了等流能喷嘴设计的方法与步骤。陈志敏等对超音速气流粉碎机的喷嘴流动状态及结构设计进行了分析，探讨了获得有效喷射速度的超音速喷嘴的设计方法。金铃采用Fluent软件对流化床气流粉碎机喷嘴位置进行了数字模拟，分析粉碎机腔体中的流场，分析结果表明，在喷嘴位置的设计上，存在最佳的安装位置，使得粉碎性能达到最佳。这与金振中的研究结果相一致。MGrujicic等人通过对喷嘴流场分析，优化了喷嘴内型，使得气体的拖曳力增加，颗粒的加速度增大，在相同的距离速度进一步提高，这样增大了物料颗粒的速度，不但可以将颗粒更加细化，而且提高了系统的效率。HiroshiKatanoda等对颗粒在超音速喷嘴内部和外部的流动流场做了数值模拟和分析，并对颗粒的速度和温度分布做了预测和分析。杨军瑞等为解决传统气流粉碎能量利用率不高、物料加速效果差、粉碎效果差等问题，通过对气流粉碎中喷嘴结构的改进，设计了一种新型环形复合喷嘴。通过Fluent数值模拟，表明新型环形复合喷嘴比常规喷嘴具有射流速度快、射流相对集中和射程远等优点。王利文等对气流粉碎装置的喷嘴结构和参数运用均匀设计法进行设计与优化，采用流体动力学软件对所设计喷嘴进行流场模拟，应用有限元分析软件对喷嘴内部结构受力情况进行分析，讨论了入口直径、入口稳定段长度、喉部临界截面和内腔造型对喷嘴性能的影响。结果发现，入口压力3.5MPa，入口直径为6mm的喷嘴为设计的最佳喷嘴．内腔锥角在8°-12°之间变化时，对喷嘴的性能影响不大，内腔造型为光滑曲面时喷嘴性能最佳。何枫、谢峻石等人根据可压缩流体轴对称n-s方程，利用RANκ-ε湍流模式和有限体积法，采用四边形非结构网格，对不同内部流道型线的喷嘴自由射流进行数值模拟。结果表明：轴对称等直径圆管喷嘴，进口处的流道型线对射流流道参数的分布影响较大；轴对称收缩喷嘴的收缩角大小主要影响射流出口附近的流动，对流动具有不同的阻滞效果，并据此提出收缩喷嘴内部流道型线采用维多辛斯基曲线可以获得优良的流动特性。2.总体方案设计2.1主要技术参数2.1.1设计参数选定设计一双圆盘式气流粉碎机，要求原料粒度：0.5-5mm，粉碎成品粒度<10-25μm。2.1.2总体方案选定通过分析现有气流粉碎机结构及原理得出了本双圆盘式气流粉碎机的设计方案如下图：图2-1双圆盘式气流粉碎机方案图2.2设计思路通过分析现有气流粉碎机结构及原理得出了本双圆盘式气流粉碎机的设计方案，再根据现有气流粉碎理论计算总体结构及性能参数，然后采用AutoCAD软件结合总体结构及性能参数绘制本双圆盘式气流粉碎机总体装配图，最后拆画各主要零部件图纸。2.3设计方案流程图分析现有气流粉碎机结构及原理→本双圆盘式气流粉碎机的设计方案→计算总体结构及性能参数→绘制总体装配图→拆画各主要零部件图纸。2.4本章小结本章主要完成了本双圆盘式气流粉碎机的总体方案设计。3.主要部件的设计和计算3.1粉碎系统的设计和计算3.1.1加速规律研究目前气流粉碎机的设计中，一直依据射流轴心速度衰减速度在10de~20de，确定喷嘴距粉碎中心点的距离。没有考虑颗粒加入喷射气流后对气流速度的影响，也未考虑颗粒在气流中加速的距离要求。对于不同的工质，喷嘴出口速度的表达式不同。压缩空气工质喷嘴出口速度为：式中，p0，pp1——喷嘴进口、出口处的压力；ν0——进口处的比容；k——定熵指数，空气的k=1.4。而过热蒸汽工质喷嘴出口速度是：式中，i———比焓，J/kg。这两个公式对物料不通过喷嘴的情况进行计算是比较准确的，而对物料通过喷嘴的情况则需要进行修正，因为气流中的颗粒对气体的速度有影响。固体颗粒在气流磨中的加速过程包括两个阶段：气固混合时的加速和气固流在喷嘴中的加速。目前，对物料和压缩气体一起通过喷嘴的情况下颗粒的加速规律研究得比较多。气体压入混合室与物料混合，由于混合室的压力稍低于喷射气流的压力，所以混合是在低速下进行的，能量损失较少。经过动量传递和能量转换，混合物成为气固均质二相流。物料以一定角度进入气流，致使运动为非一维流动。令u为x方向的气流速度，υp为颗粒的速度，τV为速度松弛时间。假设颗粒以x方向的速度分量up，0，y方向速度υp，0进入气流，拖曳力系数为标准的拖曳力系数，则：（3）（4）式中，D——颗粒的粒径；ρ——气体密度。此式中前一项参数代表与颗粒初速度相关的雷诺数。令，对公式（3）积分，得（5）所以当Z=0时，获得颗粒的最大渗透量ymax：（6）同理，可得（7）从单一颗粒出发，假定气流沿其行程的速度是时间的一次函数，即u(t)=ue+bt，从理论上推导出了单个颗粒运动速度与喷嘴气流出口速度之间的关系为：（1-1）式中，us——颗粒速度随时间变化的值；ue、u(t)——气流出口速度和气流速度随时间变化的函数值；τV——运动的速度松弛时间；t——时间；ρs——颗粒密度；ds——颗粒直径；ug——气流的粘性系数。气流粉碎中喷嘴气流速度出口通常是减速的。但是当气流速度为时间的二次函数时，求解颗粒的气流速度较为困难。在实际工作中，求解颗粒在不同气流运动速度曲线下的空间位置的变化更为重要。根据斯托克斯阻力定律推导出颗粒在一定气流速度下所获得的运动速度与加速距离之间的关系为：（1-2）喷嘴中气固两相流的情况在一定的假设条件下用7个方程进行了描述，即气体的连续性方程、固体颗粒的连续性方程、气固混合物的动量方程、由于气体与固体的速度差而产生的曳力(其相互作用的力)方程、热传递方程、状态方程。对于可压缩流体流动的描述，还补充能量方程和与压力、温度、密度相关的状态方程。而且，气流粉碎希望能将动能尽可能大地用于固体颗粒的粉碎，减小能耗，因此能量问题是研究的重点之一。在气流粉碎中，用喷嘴的膨胀气流加速颗粒，由于喷嘴壁面的摩擦，气体与颗粒之间的滑移以及在喷嘴出口的气流未消耗动能，能量并未完全转化为颗粒的动能。他们用喷嘴出口的颗粒动能与所施加的总能量之比定义喷嘴的加速效率，推导出Laval喷嘴内所加速颗粒的加速效率为:（1-3）式中，η——喷嘴加速效率；use——喷嘴末端气颗粒速度；L——喷嘴长度D——喷嘴直径μ——气固浓度λ、λs——纯气流和有颗粒加入时的摩擦因子。可见，喷嘴出口的气流速度与颗粒速度之比、气固浓度和喷嘴的几何尺寸对颗粒的加速效率均有影响。由于能量损失，输入的能量只有部分能用于接下来的粉碎过程，能量损失主要包括:喷嘴出口处气体动能的损失;气体与器壁摩擦引起的能量损失;固体颗粒与器壁摩擦引起的能量损失;气体与颗粒之间存在的速度差产生的滑移引起的能量损失。气流粉碎气固混合流的动力学模型，建立不同颗粒浓度的条件下气流粉碎的性能分析与设计。通过模拟分析表明:固体颗粒的质量流量和颗粒尺寸对能量的损失有很大的影响，从而影响喷嘴中颗粒的加速过程。固气质量流量比μ是决定流动过程中颗粒速度的重要参数之一。颗粒与喷嘴内壁的磨擦的模型虽然还进一步的研讨，但都可以估计动能损失的范围。根据能量和动量守恒，假设气固流在喷嘴中的流动过程为等压过程、进料速度为0，从而估算出气固的非弹性气固作用而引起的气体动能的损失为:（1-4）式中:Eloss——气体的动能损失；Ekin一气体流过喷嘴的动能式(1-4)表明，对于高μ值的气固流，喷嘴加速效率不高，能量损失大。因此喷嘴气流粉碎机效率的降低主要是由颗粒的加速过程引起的。Eskin还提出了一维单分散模型，它考虑了流体的多分散性和颗粒与喷嘴壁的摩擦，提出了最一般的方程组。由于喷嘴中的能量损失主要是由气固流的粘性引起的，因此他根据流动模型估计了能量损失:（1-5）建立了一个简单的颗粒与喷嘴壁摩擦能损失的估算的计算模型。摩擦被认为是颗粒与喷嘴壁碰撞引起动能损失的过程。假定加速颗粒的偏心碰撞引起了径向颗粒运动。这个模型符合一般的动能定律，不同的是在产生阶段假定了平均径向速度。为了获得一个方向的近似值，摩擦动能损失分配在过流横断面所有的颗粒上。数值研究表明如果喷嘴壁面粗糙，颗粒的摩擦会极大地降低颗粒速度。应用CFD软件，利用Lagrangian法模拟计算了管道和扩散段中的气固流。在软件中加入计算颗粒相互干扰，颗粒与管壁的碰撞以及颗粒角速度的子程序后，模拟计算管道中的轴向颗粒速度和气固浓度，结果与采用激光测速(PDA)技术测试结果非常吻合。3.1.2粉碎规律的研究颗粒碰撞比较复杂的问题是颗粒的碰撞概率，颗粒在加速后能否相互碰撞及碰撞几率对气流粉碎机的能效比有较大的影响。1959年，RumPf应用Hertz理论分析了颗粒碰撞的应力分布与冲击速度的关系，结出了两颗粒以一定的速度碰撞所产生的最大应力为：（1-6）式中，m1、m2——两颗粒的质量，kg；r1、r2——两颗粒碰撞部位的曲率半径，m；μ1、μ2——两颗粒的泊松比；Y1、Y2——两颗粒的弹性模量；——颗粒的相对运动速度，m/s。在特殊情况下，其中，——介质中声速当σmax超过颗粒在一定粒级下的强度时，即产生破坏，RumPf据此计算出了不同冲击速度下，球与球、球与平板相撞时的σmax/Z值。并对玻璃球和石灰石进行的高速冲击粉碎试验证明:从能耗的角度来说，不同的物料以及不同粒度的同一物料都存在着一个最优的冲击速度，使粉碎的能耗最低。当速度大于该值时，能得到更细的产品，但能量利用率降低。借用分子论中自由平均行程来表示颗粒间的平均距离:(1-9)式中，λ——颗粒间的平均距离；（1-ε）——固体容积浓度。λ越小，碰撞几率越大。当颗粒的减速路程大于其λ时，颗粒才能碰撞，否则，颗粒未能相撞已停止运动。因此气流粉碎实际研究中，主要间接地从加料速度与粉碎效果的关系上，摸索颗粒的容积浓度的大小，保持比较理想的颗粒碰撞几率，同时不因颗粒容积浓度太大而影响颗粒在气流中的加速。考虑了单向流动和颗粒在静止气体中的减速，对气流粉碎区进行了分析。规定95%的颗粒与其相反方向运动的颗粒碰撞的区域在喷嘴轴向上的长度为I95：（1-10）由式(l-10)计算可知，I95很短。因此，颗粒在粉碎区的碰撞频率很高，而强烈的碰撞过程必然导致颗粒的减速，所以粉碎区中的颗粒浓度和水力阻力会有很大的提高，与在自由喷射中的μ值相比，其μ值也将提高。另外一个重要的问题是气体对颗粒碰撞过程的影响。Eskin为了建立一个模型，做了如下假设：a高速气固流流进静止的粉碎区；b高颗粒浓度的区域在粉碎区中心形成，而且假设气体和固体颗粒在粉碎区的速度都为0；c在粉碎区入口处，气体和固体的速度相等，u=us；d.粉碎区的u值与在喷嘴中的u值相等；e颗粒碰撞模型与用于计算喷嘴中气固流的模型相同。假设喷射流中的颗粒进入粉碎区时未改变方向，通过与粉碎区静止的颗粒碰撞和静止气体流动产生的摩擦而减速。颗粒与颗粒间的碰撞可看作是一个力对颗粒的作用，这个力可进一步认为在自由程内是个常数，可计算为：（1-11）式中，k——颗粒与颗粒碰撞的复位系数。如果假设碰撞的颗粒是极好的塑性物料，碰撞的力与粉碎区入口处的摩擦力之比为（1-12）式中，Re——雷诺数，可根据颗粒速度计算，因为颗粒是在静止气体中运动。这个公式在0.5≤Re≤10000范围内是有效的。如果物料是极好的弹性材料，则上式中的乘数2必须变为4，即上述对颗粒冲击粉碎的探讨，有一定的局限性，包含大量缺陷的颗粒破碎远比理论上建立的力学过程复杂。颗粒粉碎后的粒径是一个相当复杂的问题。同时，颗粒粉碎的环境不同，颗粒的状态、性能、设备及工况不同，颗粒的破碎与能耗关系也不同，很难有一个通用的表达式，而且许多参数必须采用实验的方法进行确定。但在单颗粒的基础上研究了颗粒的比粉碎能与颗粒碰撞强度的关系，认为颗粒的粉碎粒径与颗粒自身的一些性能有较大关系，由此给出颗粒粉碎所需碰撞速度的大小，对以冲击破碎为机理的气流粉碎而言，有一定的指导作用。若能从微观角度和颗粒间的相互作用出发，研究颗粒碰撞过程中裂纹的发生、发展和聚集过程，以及颗粒的运动，碰撞受力、能量传递等，能更明确颗粒断裂的本质。对粉碎过程的能量利用率进行了研究。粉碎过程的能量效率随颗粒尺寸的减小、粉碎时间的增加、输入能的增加而减小。粉碎介质的动能用于颗粒的粉碎，表现为颗粒尺寸的减小。Y.Kanda从断裂力学出发，并考虑颗粒强度尺寸效应，在碰撞实验的基础上，推导出颗粒粉碎能与颗粒粒径的关系和颗粒破坏所需求的冲击速度和颗粒粒径的关系为（1-7）式中，Es——颗粒粉碎能，J；Us——颗粒碰撞速度，m/s；Y——颗粒的弹性模量，Pa；ν——泊松比；S0——单位体积颗粒的抗压强度，Pa；V0——单位体积；m——威布尔均匀系数一定冲击速度下颗粒内部产生的应力值，而未考虑颗粒的强度随其尺寸的减小而增大，而Y.Kanda的研究较全面，考虑到了颗粒强度的尺寸效应，但实际问题远非如此简单，如颗粒碰撞时产生的应力未能达到或超过其强度值，或颗粒碰撞速度未能达到Y.kanda所推导的颗粒破坏速度值，二人均未给出全面的回答，当颗粒碰撞后未产生破坏，一定在其内部产生损伤，使下一次碰撞要求速度值相应降低，但降低的值有多少，颗粒连续碰撞下能量如何吸收及多次碰撞的颗粒强度值如何考虑，国内外学者尚未对此给出解释。等在实验室中利用气压枪加压单颗粒的聚合物冲击在靶上，研究了颗粒的冲击破坏机理。验证了Hertz在颗粒冲击破坏情况的合理性。总能量平衡原理为根据，通过测量碰撞颗粒的冲击速度、反弹速度、变形和冲击力，计算了一定粒度聚合物颗粒冲击破坏的最小速度，单位断裂能、在一定冲击速度下单位断裂能的最小值。将颗粒在喷嘴中加速到120m/s到250m/S，然后碰撞到一个靶上，通过测量颗粒碰撞前后的速度来看评估冲击的能量损失。其采用了二种不同的颗粒速度测量系统，一种在极低的浓度下，可以认为颗粒为单颗粒碰撞靶，采用高速摄影(HSSV)测量速度，颗粒的轨迹采用图像分析仪分析，第二种在中等到高浓度状态下，采用二套发射一接收光纤(Veotor)来测试速度。试验研究了气流粉碎工作机理、气流速度、气固浓度、喷嘴与靶的距离、冲撞靶的材料性质与排列方向影响因素对气流粉碎的影响。通过实验得出粉碎速率与颗粒生成新表面速率的经验关系式：（14）式中，R——粉碎速度，kg/h；df、dp——进料和产品的平均颗粒直径；m、X、C——与物料相关的经验常数。由于粉碎区域的速度很高，直接测量有一定的困难，以上的研究基本上是理论分析推导和实验验证，因此还有许多问题值得进一步探讨。3.1.3喷嘴的设计和计算经上述计算喷嘴的结构尺寸如下图示：图3-1喷嘴3.1.4粉碎腔的设计和计算经上述计算喷嘴的结构尺寸如下图示：图3-2粉碎腔3.2加料系统的设计和计算已知：P(表压)=4kgf/cm2=0.4Mpa即P1=0.5MpaP2=0.1Mpaφ2=5mm根据一元稳定流动的连续性方程m1=m2==式中：m1m2—截面1、2的质量流量kg/sA1A2—截面1、2的面积m2C1C2—截面1、2处工质的速度m/sV1V2—截面1、2处工质的比容m3/kg截面1处P1V1=RT其中P1=0.5Mpa=5×105PaR=287.1T=293KV1==(287.1×293)÷5×105=0.168m3/kg截面2处Pc为临界压力对于空气K=1.4β=0.528Pc=0.528P1=2.64×105Pa由于P2<Pc,这时喷管出口截面上气流的压力只能是临界压力Pc,出口处流速为临界流速 Cc,即为音速。C2=Cc=2KRT[1-(Pc/P1)(K-1)/K]/K-1=2KRT/K+1=2×1.4×287.1×293÷(1.4+1)=313.3m/sV2=V1(P1/Pc)1/k=0.168×(5×105/2.64×105)1÷1.4=0.419m3/kg所以加料器的空气质量流量为m加=A2C2/V2=πd2C2/4V2=3.14×(0.005)2×313.3÷4÷0.419=0.01467kg/s3.3分级系统的设计和计算经粉碎的物料通过管路进入分级器，分级器属于本设计粉碎机的一部分，但在设计中采用相对独立的设计思想，所以分级器是相对独立的部分。不过分级器的设计要与整个粉碎要求相配合，结合设计特点，要有着方便的可调节性，这样就可以针对不同的物料，不同的粒度进行要求不同的分级。3.3.1分级理论分离后获得的某种成分的质量与分离前粉体中所含该成分的质量之比为分离效率。用下式表示H=(m/m0)*100%式中，m0,m分别为分离前粉体中某成分的质量和分离后获得的该成分的质量；H为分级效率。经粉碎后的的粉体处于一个大的粒度分布范围，往往不能满足对超细粉体一定粒度范围的要求，而分级就是把合格的产品分离出来加以利用，把不合格的产品再进行粉碎，避免了能源浪费和产品过粉碎。粉体行业的关键问题，是物料的超细分级问题。分级在粉碎中起着重要的角色及时地把粉碎合格的细小颗粒分离出来，变成成品，而将大颗粒返回粉碎系统继续粉碎。这种粉碎机与分级器相结合的形式可以组成开路货闭路循环。粉碎-分级系统如图示。3.3.2分级设备分级的理论很多，带来的分级设备的种类也很多，分级的方法机设备如下。超细粉体分级按物料状态分为：①干法分级，②湿法分级；③超临界分级(介于干法和湿法之间)。细粉体分级按分级力场不同可分为：重力场分级，离心力场分级，惯性力场分级，电场力分级，磁场力分级，热梯度力场分级，色谱分级。按使用设备类型分可分成旋流式分级(即常用的水力旋流器)，干式机械分级(常用的叶轮分级机，涡流分级机等)，碟式分级，卧螺式分级，静电场分级，超界分级等。下面简单介绍几种用于分级方面的设备：a．筛分设备筛分一般适用于较粗物料（粒度>0.05mm）的分级。b．粗分级机粗分级机也称粗分离器，它是空气一次通过的外部循环式分级设备。c．离心式选粉机离心式选粉机（内部循环式）属第一代选项粉机，也称内部循环式先粉机。d．旋风式选粉机旋风式选粉机属第二代选项粉机，也称外循环式选项粉机。其内部设计保持了离心式选项粉机的特点，但外部设有独立的空气循环风机，它取代了离心式选粉机的大风叶。细粉分离过程在外部旋风分离器中进行。3.3.3分级器设计在研究分级理论，查阅相关分级器资料后结合分级特点，本设计中分级部分优先考虑叶轮旋转式分级。这种分级原理在其他分级器中有着普遍应用，所以其理论是很成熟的。由于本设计的可分级粒度较宽，可调节性较强，暂且称之为连续可调分级器--完全分级器。（1）完全分级理论如图示在分级器内，分体可力随气流作涡旋运动，颗粒切线方向的分速度为v，颗粒受沿旋流半径向外的离心力Fr的作用，另一方面，按切线方向进入的气流与物料的混合状态左旋回运动的同时，有向心分速度vr，产生相内的作用力FR，颗粒与气流的相对速度为wr.。当Fr>FR时颗粒向外运动成为粗粉，当Fr<FR时颗粒向内运动成为细粉，FR=Fr时的半径成为分级半径dc。（2）分级器结构分级其主要包括分级室，分级叶轮，传动部分，电动机。（3）工作原理参见分级器简图，电动机是可调变速电动机，在电动机一定的转速下，但动也轮在分级室内，做轴向旋转，带动从进料口进入的粉碎后的物料一同回转。满足颗粒要求得物料会运动之中间经出料口，进入收集装置。为达到粒度要求的颗粒将运动至叶轮外部落至分级漆底部进行粗料的返回处理。本分级机，被分级粉体的某一粒级所受的向心力与转速作用的离心力达到平衡时这就是理论上所谓的临界分级点。而分级粒径的大小，即最终获得细粉粒径的大小，取决于临界分级点的控制。（4）分级器结构设计线关于分级器的资料很多，可选用的分级器类型众多，但为了使这个粉碎设备更具有整体性，本设计中自行设计分级器，从而使整个设备更加协调，适用。分级器的结构中叶轮部分采用水平轴向，垂直切向进料，轴向出料。关于粗料收集部分，粗料收集可以直接返回进料器，也可以先收集储存后在进入加料器。本设计中采用后者，该设备在加工成型后将用于试验，先收集后可对粗料的质量，粒度进行分析，更有利于对气流粉碎的进一步研究。粗料收集器，在设计中将其连接在分级器下部，结构参见图纸。分级器和粗料收集器具体尺寸参见图纸。4.总结毕业设计是对大学中所学知识的回顾，是对以往所学知识的综合运用，锻炼了我们的独立思考能力、独立解决工程实际问题的能力、画图能力，更是从课本中的理论知识到生产实际的转变。在这之前，虽然经过四年的学习学到