回轉窯具有廣泛的物料適應性,在化工和機械工程等領域應用很廣,通常用來處理粒狀物質。在其運行過程中,顆粒的混合過程非常復雜。本文主要利用離散單元大研究不同粒徑顆粒在回轉窯內的混合過程,并采用大小顆粒接觸數來衡量軸向混合程度。
通過建立數學模型,對顆粒的運動進行分析。由于轉速較低,顆粒的運動方式以滾動為主,根據顆粒的運動方式不同,將顆粒所在的區域分為固定層和活動層??拷G壁的顆粒隨著回轉窯的旋轉做圓周運動,形成固定層;當物料堆積角大于靜態休止角時,物料上表面顆粒在重力的作用下下落,形成活動層。在固定層內,顆粒間沒有相對運動,因此固定層顆粒的運動對混合不起作用;在活動層內,由于顆粒粒徑差異,大小顆粒速度不同存在相對運動,從而引起了顆粒間的混合。顆粒周期性地在固定層和活動層內交替運動,引起了顆粒間的混合直至趨于平穩。
顆粒混合的效果就是,在距交界面較近的截面處大小顆粒達到了一定程度的混合,距交界面較遠的截面處大小顆?;旌陷^差。同時,小顆粒透過底層向大顆粒間隙滲透,大顆粒出現在物料層上表面,這是由于大小顆粒間相互滲透引起苦力間混合。這種混合類似于流體中的分子擴散。當顆粒的混合達到相對穩定的狀態時,呈顯現出大小顆粒相互穿插的狀態,但總體來看,由于顆粒的群體差異,大顆粒集中在物料流上表面,小顆粒則貼近壁面。