回转窑内不同粒径的颗粒的轴向混合运动分析

回转窑具有广泛的物料适应性，在化工和机械工程等领域应用很广，通常用来处理粒状物质。在其运行过程中，颗粒的混合过程非常复杂。本文主要利用离散单元大研究不同粒径颗粒在回转窑内的混合过程，并采用大小颗粒接触数来衡量轴向混合程度。

通过建立数学模型，对颗粒的运动进行分析。由于转速较低，颗粒的运动方式以滚动为主，根据颗粒的运动方式不同，将颗粒所在的区域分为固定层和活动层。靠近窑壁的颗粒随着回转窑的旋转做圆周运动，形成固定层；当物料堆积角大于静态休止角时，物料上表面颗粒在重力的作用下下落，形成活动层。在固定层内，颗粒间没有相对运动，因此固定层颗粒的运动对混合不起作用；在活动层内，由于颗粒粒径差异，大小颗粒速度不同存在相对运动，从而引起了颗粒间的混合。颗粒周期性地在固定层和活动层内交替运动，引起了颗粒间的混合直至趋于平稳。

颗粒混合的效果就是，在距交界面较近的截面处大小颗粒达到了一定程度的混合，距交界面较远的截面处大小颗粒混合较差。同时，小颗粒透过底层向大颗粒间隙渗透，大颗粒出现在物料层上表面，这是由于大小颗粒间相互渗透引起苦力间混合。这种混合类似于流体中的分子扩散。当颗粒的混合达到相对稳定的状态时，呈显现出大小颗粒相互穿插的状态，但总体来看，由于颗粒的群体差异，大颗粒集中在物料流上表面，小颗粒则贴近壁面。

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