Classification des particules désigne la séparation de particules d'un même matériau en fonction de leurs différences de propriétés physiques telles que la taille des particules, La classification peut prendre en compte la forme ou la densité des particules. Dans la plupart des cas, elle consiste précisément à séparer les particules selon leur taille. Les deux éléments techniques fondamentaux de la classification sont la dispersion et la séparation.
La dispersion exige que le matériau entrant dans la chambre de classification soit aussi dispersé que possible. La séparation implique que les particules fines conformes soient rapidement éliminées de la zone de classification.
Avec le développement rapide et l'essor des applications des poudres ultrafines dans de nombreux secteurs industriels, les technologies de classification ont également progressé de manière significative. Parmi les différentes solutions, le classificateur d'air turbo est devenu le choix dominant. Cela s'explique par sa grande efficacité, sa grande précision et sa grande flexibilité opérationnelle.
Principe de fonctionnement du classificateur d'air turbo
Les matières à classer tombent de l'orifice d'alimentation sur la plaque de distribution.
Il tourne avec la plaque. Le matériau est alors projeté tangentiellement vers l'extérieur. Après avoir heurté la plaque d'impact, les particules pénètrent dans l'espace situé entre le bord extérieur de la cage du rotor et les aubes directrices. L'air primaire et l'air secondaire pénètrent tangentiellement dans le classificateur. Ils traversent les aubes directrices et forment un flux d'air tourbillonnaire. Ce flux d'air tourne dans le même sens que la cage du rotor.
À l'intérieur de la zone de classification annulaire, les particules sont principalement soumises à trois forces :
- Force centrifuge dirigée vers la paroi du classificateur
- Force de traînée radiale du fluide
- Force du gradient de pression dirigée vers le centre
Les particules fines subissent une force centrifuge relativement faible, ce qui les dirige vers le centre de la cage du rotor. Elles sont entraînées par le flux d'air dans le rotor et évacuées par la sortie pour poudres fines, dans le sens axial. Les particules grossières subissent une force centrifuge beaucoup plus importante. Leur force résultante est dirigée vers la paroi du classificateur. Après avoir heurté la paroi, elles descendent et sont évacuées par la sortie pour poudres grossières.
Schéma du turbo classificateur d'air
Avantages du classificateur d'air à turbine
Selon la structure de la cage du rotor, les turboséparateurs à air peuvent généralement être divisés en trois grandes catégories et six configurations. Malgré des différences structurelles, ils présentent plusieurs avantages communs :
Les classificateurs d'air à turbine sont classés selon la forme de leur tambour rotatif.
- Capacité de traitement plus élevée
Comparativement aux générations précédentes de classificateurs à air, les classificateurs à air turbo offrent un débit supérieur. La conception spéciale de leur cage de rotor assure une distribution plus uniforme du flux de gaz, un meilleur mélange gaz-solide et une classification plus rapide dans la zone de classification. - Systèmes de broyage en circuit fermé : efficacité accrue et consommation d'énergie réduite
Associés à des broyeurs, les classificateurs à air turbo réduisent considérablement le surbroyage et le broyage secondaire, permettant ainsi d'économiser de l'énergie, de réduire les coûts et d'améliorer l'efficacité économique globale. - Large plage de granulométrie réglable et utilisation facile
En ajustant la vitesse du rotor et le volume d'air, il est possible de contrôler la sensibilité du champ d'écoulement à la taille des particules, ce qui permet une régulation flexible de la taille de coupe et de la distribution granulométrique du produit. - Maintenance facile et faible coût des pièces de rechange
Avec une structure relativement simple et des composants principalement constitués d'une cage de rotor complexe, les classificateurs d'air turbo présentent une bonne interchangeabilité des pièces et un faible coût de maintenance.
Défis des classificateurs d'air turbo
Malgré leurs avantages, plusieurs défis apparaissent lorsque les classificateurs à air turbo sont appliqués à une gamme plus étendue de matériaux :
- Agglomération de particules
Après broyage ultrafin, les poudres présentent une surface spécifique et une énergie de surface accrues, ce qui se traduit par une activité de surface plus élevée. L'attraction interparticulaire augmente et l'humidité ou les impuretés peuvent favoriser l'agglomération. Cet effet est particulièrement marqué pour les particules inférieures à 1 μm, ce qui complique la classification. Par conséquent, une dispersion efficace en particules individuelles est essentielle pour améliorer la fluidité et les performances de classification. - Distribution non uniforme du flux d'air
La structure en volute, la géométrie des aubes et les angles d'installation des conduits peuvent engendrer une distribution inégale du flux d'air dans la chambre de classification. Ceci peut intensifier les turbulences ou créer des tourbillons locaux, réduisant ainsi considérablement la précision et l'efficacité de la classification. - Précision limitée pour les particules submicroniques
Les classificateurs existants peinent à maintenir une précision et une efficacité élevées pour les particules inférieures à 1 μm, ce qui rend difficile de répondre aux exigences strictes des industries de haute technologie modernes en matière de distribution granulométrique “ fine et étroite ”. - Compromis entre efficacité et précision
La capacité et la précision de la classification sont interdépendantes. Augmenter le débit ou la concentration de particules réduit souvent la précision. Inversement, maintenir une précision élevée conduit généralement à une efficacité moindre. Trouver le juste équilibre entre ces deux facteurs demeure un défi technique majeur.
Par conséquent, l'amélioration des performances des classificateurs de poudres ultrafines et le dépassement de ces limitations techniques sont devenus un axe prioritaire pour les chercheurs et les fabricants d'équipements du monde entier.
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— Publié par Emily Chen