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气流粉碎机“高速气流之谜”:拉瓦尔喷管
2020年05月08日 发布 分类:粉体加工技术 点击量:6275
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用超快速度的气流带着颗粒跑着跑着,颗粒就散架了,气流粉碎机的气体流速为啥那么惊人??首先我们先看看气流粉碎机的工作原理:将压缩空气通过拉瓦尔喷管加速成亚音速或超音速气流,喷出的射流带动物料作高速运动,使物料碰撞、摩擦剪切而粉碎。被粉碎的物料随气流至分级区进行分级,达到粒度要求的物料由收集器收集下来,未达到粒度要求的物料再返回粉碎室继续粉碎,直至达到要求的粒度并被捕集。

如上所述,我们知道气流是通过拉瓦尔喷管加速后成就了其亚音速或超音速气流由此我们也隐约知道了超音速气流粉碎机为啥要叫超音速了,下文将带大家看看拉瓦尔喷管

 

超音速气流粉碎机(来源:密友)

尔喷嘴,是一个中间收缩、不对称沙漏状的管子,也被称作「收敛扩散型喷管」,「渐缩渐阔喷管」或者「细腰喷嘴」,拉瓦尔喷管是推力室的重要组成部分,应用时起到“流速增大器”的作用。

 

拉瓦尔管大概长这样

在工业革命时期,人们想要对气体,比如对蒸汽加速,以驱动引擎和涡轮。那时候,让气体进入管道从而体积变小,进而加速,已经是一种常识。但是这不是一个正比的关系,虽然气体会在管道里加速,但当管道细到一定程度,就阻断了流动。不论管道多细,压强多大,加速的效果很弱,或者根本没有。工程师试图通过改变纹理、尺寸和让管道一头变细,但都不起作用。

 

瑞典人拉

直到1888年,瑞典人拉瓦尔设计了一个尖嘴,这和其他人做的一样,但是他在尖嘴后面又加上了一端喇叭形的开口,于是气体以从来没有过的惊人速率喷出。同样是让管道在前段越来越细,气体不断加速到音速,但一旦气体流速达到音速,就到了一个临界点--哪怕管道变得再细,气体也不再加速,因此要让达到音速的气体继续加速,不是让管道更窄,而是采用喇叭状的开口再次让管道变宽,使得施加在气体上的压强瞬间释放,气体截面积变大,继续加速超过音速。

 

拉伐尔喷管示意图

显示流体速度(v)、温度(T)及压力(p)在通过拉伐尔喷管时的变化

关于拉瓦尔基本原理,知乎上有个解释很粗暴,小编直接上截图,不码字了

 

简单点说就是:流体流速在声速前后时,体积变化速率与速度变化速率之间的大小关系发生了变化。因此,拉瓦尔(De-Laval)的一般结构就是亚声速加速管+超声速加速管。

 

参考资料:

1、知乎:拉瓦尔(De-Laval)基本原理

2、知乎:如何从本质上解释喷管到达音速之后要扩大界面面积才能达到超音速?

3、物理农业的博客:拉瓦尔喷管

粉体圈 编辑 小白


 


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