입자 분류 물리적 성질의 차이에 따라 동일한 물질로 이루어진 입자들을 분리하는 것을 의미합니다. 입자 크기, 입자의 크기, 모양 또는 밀도에 따라 분류합니다. 대부분의 경우 분류는 입자를 크기에 따라 분리하는 것을 의미합니다. 분류의 두 가지 핵심 기술 요소는 분산과 분리입니다.
분산은 분류 챔버로 들어가는 물질이 최대한 완전히 분산되어야 함을 의미합니다. 분리는 분류 기준을 충족하는 미세 입자를 분류 구역에서 신속하게 제거해야 함을 의미합니다.
초미세 분말의 급속한 개발과 다양한 산업 분야에서의 응용 분야 확대로 인해 분류 기술 또한 크게 발전해 왔습니다. 다양한 솔루션 중에서, 그만큼 터보 공기 분류기 높은 효율성, 높은 정확도, 그리고 폭넓은 운영 유연성 덕분에 주류 선택으로 자리 잡았습니다.
터보 공기 분류기의 작동 원리
분류 대상 물질은 공급 입구에서 분배판으로 떨어집니다.
회전판과 함께 회전하면서 물질은 접선 방향으로 바깥쪽으로 튕겨 나갑니다. 충격판에 부딪힌 입자는 회전판 바깥쪽 가장자리와 안내 날개 사이 영역으로 들어갑니다. 1차 공기와 2차 공기는 접선 방향으로 분류기에 유입되어 안내 날개를 통과하며 소용돌이치는 기류를 형성합니다. 이 기류는 회전판과 같은 방향으로 회전합니다.
환형 분류 영역 내부에서 입자는 주로 세 가지 힘의 영향을 받습니다.
- 분류기 벽을 향하는 원심력
- 방사형 유체 항력
- 압력 구배력은 중심 방향으로 작용합니다.
미세 입자는 상대적으로 작은 원심력을 받기 때문에 합력은 회전 케이지의 중심을 향하게 합니다. 이들은 공기 흐름에 의해 회전자 내부로 유입되어 축 방향을 따라 미세 분말 배출구를 통해 배출됩니다. 굵은 입자는 훨씬 강한 원심력을 받습니다. 이들의 합력은 분류기 벽면을 향하게 하므로 벽면에 부딪힌 후 아래쪽으로 이동합니다. 굵은 입자 또한 굵은 분말 배출구를 통해 배출됩니다.
터보의 개략도 공기 분류기
터빈 공기 분류기의 장점
로터 케이지 구조에 따라 터보 공기 분류기는 일반적으로 6가지 구조 형태를 가진 3가지 주요 범주로 나눌 수 있습니다. 구조적 차이가 존재하지만, 이들은 몇 가지 공통적인 장점을 공유합니다.
터빈식 공기 분류기는 회전 드럼의 형태에 따라 분류됩니다.
- 더 높은 처리 용량
이전 세대 공기 분류기와 비교하여 터보 공기 분류기는 처리량이 더 많습니다. 특수 로터 케이지 설계로 가스 흐름 분포가 더욱 균일해지고, 가스와 고체의 혼합이 향상되며, 분류 구역에서 분류 작업이 더 빠르게 완료됩니다. - 폐쇄회로 연삭 시스템에서 더 높은 효율과 더 낮은 에너지 소비
터보 공기 분류기는 분쇄기와 결합하여 과분쇄 및 2차 분쇄를 크게 줄여 에너지 절약, 비용 절감 및 전반적인 경제적 효율성 향상을 가져옵니다. - 입자 크기 조절 범위가 넓고 작동이 간편합니다.
로터 속도와 공기량을 조절함으로써 입자 크기에 대한 유동장의 민감도를 제어할 수 있어 절단 크기 및 제품 입자 크기 분포를 유연하게 조절할 수 있습니다. - 손쉬운 유지보수 및 저렴한 부품 비용
상대적으로 단순한 구조와 주로 복잡한 로터 케이지 부품으로 구성된 터보 공기 분류기는 부품 호환성이 우수하고 유지 보수 비용이 저렴하다는 특징이 있습니다.
터보 공기 분류기의 과제
터보 공기 분류기는 여러 장점이 있지만, 적용 대상 재료의 범위가 넓어짐에 따라 몇 가지 문제점이 드러납니다.
- 입자 응집
초미세 분쇄 후 분말은 비표면적과 표면 에너지가 증가하여 표면 활성이 높아집니다. 입자 간 인력이 증가하고, 수분이나 불순물이 응집을 더욱 촉진할 수 있습니다. 이러한 현상은 특히 1μm 미만의 입자에서 심각하게 나타나 분류를 더욱 어렵게 만듭니다. 따라서 유동성과 분류 성능을 향상시키기 위해서는 단일 입자 상태로 효과적으로 분산시키는 것이 필수적입니다. - 불균일한 공기 흐름 분포
볼류트 구조, 베인 형상 및 덕트 설치 각도는 분류 챔버 내에서 불균일한 공기 흐름 분포를 유발할 수 있습니다. 이는 난류를 심화시키거나 국부적인 와류를 생성하여 분류 정확도와 효율을 크게 저하시킬 수 있습니다. - 초미세 입자 측정 시 정밀도 제한
기존 분류기는 1μm 미만 입자에 대해 높은 정밀도와 효율성을 유지하는 데 어려움을 겪어, "미세하고 좁은" 입자 크기 분포를 요구하는 현대 첨단 산업의 엄격한 요구 사항을 충족하기 어렵습니다. - 효율성과 정확성 사이의 상충 관계
분류 용량과 분류 정밀도는 서로 제약 관계입니다. 처리량이나 입자 농도를 높이면 정밀도가 떨어지는 경우가 많습니다. 반대로 높은 정밀도를 유지하면 효율성이 저하되는 것이 일반적입니다. 이 두 가지 요소의 균형을 맞추는 것은 여전히 중요한 기술적 과제입니다.
결과적으로 초미세 분말 분류기의 성능을 향상시키고 이러한 기술적 한계를 극복하는 것이 전 세계 연구원과 장비 제조업체의 주요 관심사가 되었습니다.
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— 게시자: 에밀리 첸