微型回轉(zhuǎn)爐因其連續(xù)操作、受熱均勻等優(yōu)勢(shì)，被廣泛用于電池材料煅燒、催化劑再生等粉體熱處理。然而，其核心性能——物料混合均勻性，高度依賴(lài)設(shè)備傾角(θ)與轉(zhuǎn)速(n)的協(xié)同調(diào)控。本文通過(guò)示蹤劑法與圖像分析，系統(tǒng)研究二者對(duì)混合效率的影響。
實(shí)驗(yàn)裝置為Φ30×300 mm石英微型回轉(zhuǎn)爐，填充20 g Al?O?粉(d??=10μm)，加入1%藍(lán)色染料作為示蹤劑。考察θ=2°–8°、n=2–10 rpm組合下的混合時(shí)間(T??，即90%均勻所需時(shí)間)。高速攝像結(jié)合灰度分析顯示：
當(dāng)n過(guò)低(<3 rpm)，物料呈“滑移流”，混合緩慢(T??>15 min)；
n過(guò)高(>8 rpm)，物料貼壁旋轉(zhuǎn)，形成“離心隔離”，混合惡化；
較佳區(qū)間為n=4–6 rpm，此時(shí)物料呈現(xiàn)“cascading(瀑布流)”運(yùn)動(dòng)，T??≈5 min；
傾角增大可縮短停留時(shí)間，但θ>6°時(shí)物料流速過(guò)快，混合不充分。
進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，θ與n存在耦合關(guān)系：低傾角需較高轉(zhuǎn)速維持流動(dòng)，高傾角則需降低轉(zhuǎn)速延長(zhǎng)作用時(shí)間。通過(guò)無(wú)量綱數(shù)(Froude數(shù)Fr=n²r/g)分析，F(xiàn)r=0.1–0.3為較優(yōu)混合區(qū)間。
實(shí)際應(yīng)用于LiCoO?煅燒時(shí)，采用θ=5°、n=5 rpm，產(chǎn)物Co分布RSD<2%，遠(yuǎn)優(yōu)于固定床的8%。本實(shí)驗(yàn)為微型回轉(zhuǎn)爐工藝參數(shù)設(shè)定提供了量化依據(jù)，強(qiáng)調(diào)“動(dòng)態(tài)平衡”而非單一參數(shù)優(yōu)化，對(duì)實(shí)驗(yàn)室到中試放大具有指導(dǎo)意義。
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