近球壁射流空泡溃灭对微细颗粒破碎效果的影响

发布时间：2021-09-15 10:54

　　为有效解决大规模机械粉体制备中存在的微细颗粒团聚和粉磨极限等问题,采用了空化射流冲击结合磨介研磨的微细颗粒制备方法,并对近球壁空化射流有效冲击破碎颗粒开展了研究。理论分析了近球壁空泡溃灭对微细颗粒的冲击特性,得出了颗粒冲击破碎的有效量纲一距离及临界空泡最大半径;通过空化射流冲击球壁的数值模拟仿真,分析了喷嘴入口压力和靶距对近球壁空泡分布的影响。为验证理论与数值分析结果,开展了基于靶距、转速率、颗粒质量分数和喷嘴数目等多因素的石英砂球磨空化破碎对比实验,实验结果与理论和数值分析结果吻合良好,验证了此方法的有效性。研究结果表明:空化冲击结合磨介研磨微细颗粒的破碎率比单一研磨微细颗粒的破碎率更高;在空化射流入口压力5 MPa下,靶距和转速率是石英砂微细颗粒破碎效果的主要影响因素,其次是喷嘴数目。 

【文章来源】：中国机械工程. 2020,31(24)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

球壁较远处冲击波作用

如图1所示,最大半径为Rmax的空泡被压缩时泡壁附近液体运动受球壁阻碍,空泡顶部迅速凹陷以形成半径为Rjet的微射流,微射流会垂直射向壁面并贯穿空泡,颗粒在微射流裹挟下撞击壁面。图1中,H为空泡中心距壁面的距离。贯穿空泡瞬时微射流速度vmjet的经验公式[13]如下:

图3b所示为相同位置处冲击波压力随相对时间的变化,相对时间tr为t相对于冲击波发生时刻的时间差。可以看出,距空泡中心相同位置处的冲击波峰值压力随Rmax增大而增大;且随着Rmax的增大,冲击波的宽度也增大,即持续时间变长。其原因是空泡溃灭时空泡半径不同,泡内气体浓度的不一致会导致冲击波压力存在差异。图4为临界空泡最大半径和颗粒冲击破碎的临界速度随颗粒直径的变化曲线,临界空泡最大半径定义为达到颗粒破碎所需临界速度对应的空泡半径。可以看出,随着颗粒粒径的增大,破碎所需的临界速度减小,而临界空泡最大半径则相应增大,破碎粒径为50～150 μm颗粒所需的临界空泡最大半径R′max为1.72 mm。石英砂颗粒的直径与临界空泡最大半径满足关系式R′max=0.247 1d0.386 4。

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]液相下空化冲击对微细颗粒的破碎作用研究[D]. 项京成.浙江工业大学 2018
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本文编号：3395948