倾斜角度与转速对微型回转炉内物料混合均匀性的影响实验

更新时间：2025-11-21 点击次数：111

　　微型回转炉因其连续操作、受热均匀等优势，被广泛用于电池材料煅烧、催化剂再生等粉体热处理。然而，其核心性能——物料混合均匀性，高度依赖设备倾角(θ)与转速(n)的协同调控。本文通过示踪剂法与图像分析，系统研究二者对混合效率的影响。

　　实验装置为Φ30×300 mm石英微型回转炉，填充20 g Al₂O₃粉(d₅₀=10μm)，加入1%蓝色染料作为示踪剂。考察θ=2°–8°、n=2–10 rpm组合下的混合时间(T₉₀，即90%均匀所需时间)。高速摄像结合灰度分析显示：

　　当n过低(<3 rpm)，物料呈“滑移流”，混合缓慢(T₉₀>15 min)；

　　n过高(>8 rpm)，物料贴壁旋转，形成“离心隔离”，混合恶化；

　　较佳区间为n=4–6 rpm，此时物料呈现“cascading(瀑布流)”运动，T₉₀≈5 min；

　　倾角增大可缩短停留时间，但θ>6°时物料流速过快，混合不充分。

　　进一步发现，θ与n存在耦合关系：低倾角需较高转速维持流动，高倾角则需降低转速延长作用时间。通过无量纲数(Froude数Fr=n²r/g)分析，Fr=0.1–0.3为较优混合区间。

　　实际应用于LiCoO₂煅烧时，采用θ=5°、n=5 rpm，产物Co分布RSD<2%，远优于固定床的8%。本实验为微型回转炉工艺参数设定提供了量化依据，强调“动态平衡”而非单一参数优化，对实验室到中试放大具有指导意义。

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