物料分级是粉体工程的一个重要过程,涡流空气分级机作为主要的粉体分级设备得到广泛应用。随着粉体技术的发展,对分级机分级效率和精度提出了更高的要求,因此,必须采取措施以改善分级效果。分级机内部结构和操作条件是影响分级性能的两大重要因素,本文主要从这两方面出发,优化涡流空气分级机的操作参数和结构参数,提高分级机的分级性能。进口风速和转笼转速作为涡流空气分级机主要的操作参数,两者如何配合直接影响着分级机内部的流场特性。为寻求涡流空气分级机进口风速和转笼转速的最佳匹配,利用Fluent对涡流空气分级机内部流场进行数值模拟,分析结果表明：当进口风速与转笼外缘的切向线速度相等或相近时流场最稳定,两者相差过大会使气流产生湍动,降低流场的稳定性。在流场较稳定的前提下,较高进口风速和转笼转速时,环形区湍流耗散率更大,更有利于物料的分散及分级。碳酸钙物料实验表明,转笼转速分别为800r·min-1和1200 r·min-1,进口风速分别为9 m·s-1和12 m·S-1时,分级精度和牛顿分级效率都较高。其中进口风速为12 m·s-1,转笼转速为1200 r·min-1的情况下,分级精度和牛顿分级效率最优。该结论为利用涡流空气分级机进行分级合理调节进口风速和转笼转速提供理论依据。导风叶片和蜗壳作为涡流空气分级机最主要的两个静部件,其结构直接影响着进入分级机内部气流的流场分布。本文利用Fluent软件研究了涡流空气分级机的导风叶片轴向安装角度以及蜗壳蜗舌的位置对其内部流场的影响。模拟结果表明,导风叶片轴向倾斜可以减小环形区气流的轴向速度,尤其是当倾角为2.50时,轴向速度接近于0,同时切向速度增大,不仅有利于维持流场稳定,而且增强了分级力场,有利于物料分散与快速分级。离散相模拟结果表明,与原型相比新结构下颗粒在分级区的停留时间缩短,有利于减小颗粒的碰撞几率,减少能量损失。碳酸钙物料实验表明,导风叶片轴向倾斜2.5°时,实验条件下,分级粒径减小了0.97～8.42μm,分级精度增加了6%～9%,分级效果得到改善。比较蜗舌位置不同的五种蜗壳结构下的流场模拟结果可知,当蜗舌开口角度为0°～10。时,由于边界层的影响,使得不同位置导风叶片入口处、环形区内以及转笼入口处气流速度分布不均匀；当蜗舌开口角度为40°时,则由于进口气流对导风叶片的冲击作用,使得流场分布不均匀；既能避免边界层的影响,又能减小进口气流冲击作用的蜗舌开口最佳角度为20°-30°。离散相模拟结果表明,蜗舌开口角度为20°-30°时,同一粒径的粒子从环形区同一圆周不同位置处释放时具有相同的运动轨迹,此时,环形区流场最稳定,与流场模拟结果相对应。