1、 氣流粉碎原理

       壓縮空氣或過熱蒸汽通過噴嘴，產生高速氣流,且在噴嘴附近形成很高的速度梯度，通過噴嘴產生的超音速高湍流作為顆粒載體。物料經負壓的引射作用進入噴管，高壓氣流帶著顆粒在粉碎室中作回轉運動并形成強大旋轉氣流，物料顆粒之間不僅要發生撞擊，而且氣流對物料顆粒也要產生沖擊剪切作用，同時物料還要與粉碎室發生沖擊、摩擦、剪切作用。如果碰撞的能量超過顆粒內部需要的能量，顆粒就將被粉碎。粉碎合格的細小顆粒被氣流推到旋風分離室中，較粗的顆粒則繼續在粉碎室中進行粉碎，從而達到粉碎目的。

      研究證明：80%以上的顆粒是依靠顆粒間的相互沖擊碰撞被粉碎的，只有不到20%的顆粒是通過顆粒與粉碎室內壁的碰撞和摩擦被粉碎。經氣流粉碎后的物料平均粒度細，粒度分布較窄，顆粒表面光滑，顆粒形狀規整，純度高，活性大，分散性好；可粉碎低熔點和熱敏性材料及生物活性制品。

      氣流粉碎技術具有如下重要特征：

      （1）由于壓縮空氣在噴嘴處絕熱膨脹會使系統溫度降低，顆粒的粉碎是在低溫瞬間完成的，從而避免了某些物質在粉碎過程中產生熱量而破壞其化學成分的現象發生，尤其適用于熱敏性物料的粉碎。

      （2）氣流粉碎純粹是物理行為，既沒有其它物質摻入其中，也沒有高溫下的化學反應，因而保持物料的原有天然性質。

      （3）因為氣流粉碎技術是根據物料的自磨原理而實現對物料的粉碎，粉碎的動力是空氣。粉碎腔體對產品污染極少，粉碎是在負壓狀態下進行的，顆粒在粉碎過程中不發生任何泄漏。只要空氣經過凈化，就不會造成新的污染源。

     2、氣流粉碎工藝參數的探討

      氣流粉碎設備的參數研究包括幾何參數和工藝參數。幾何參數包括噴嘴直徑、噴嘴與噴嘴（或靶）間的軸向距離、粉碎室直徑等，工藝參數主要包括：原料初始粒度、分級輪頻率、工質壓力（氣流速度）、引射壓力（進料速度）等。

     氣流速度效應分析

     氣流速度即為空壓機所輸送的氣體通過噴嘴進入粉碎室時的速度。設在高速氣流中運動的顆粒，其質量為m，高速氣流賦予它的運動速度為w，則該顆粒所具有的動能為：E=0.5mw2。動能E只有一部分用于物料顆粒的粉碎上，這部分的動能記為△E。當物料顆粒對著沖擊板或對著正在運動的其它顆粒發生沖擊碰撞時，這部分能量用下式表示：

  （7-1）

式中，wi——發生沖擊碰撞時顆粒所具有的速度；

ε——沖擊碰撞后顆粒速度的恢復系數，ε<1。

假設脆硬性的物料顆粒是絕對彈性體，則顆粒沖擊破壞所需的功，可以表示為：

 （7-2）

      式中，σ——物料的強度極限；

      E ——物料的彈性模量；

      ρ——物料的密度；

      m ——顆粒的質量。

      顯然，為了使物料顆粒發生粉碎，必要的條是：

      便可以求出使顆粒發生粉碎所必需的沖擊速度wi：

（7-3）

      由此可知，為了達到超微粉碎的目的，氣流粉碎的氣流必須具有很高的速度，才能產生很大的能量。因此提高噴嘴的氣流速度，對提高物料粉碎效果、粉碎效率是有利的。但是，如果過高地追求高速度，則要增加能耗。同時，根據陸厚根、李鳳生的研究，當氣流速度高到某一值時，粉碎效率不但不再上升反而呈下降趨勢。因此，單純提高氣流速度對能源消耗、粉碎效率等也是不利的。

      部分業內專家研究表明：工質壓力提高使顆粒獲得的動能增加，碰撞能量增加，產品粒度更細。但是工質壓力增加到某一值時，粒度減少的趨勢變緩。這是因為噴嘴氣流速度與工質壓力并非線性關系，當工質壓力超過一定值時，打破了噴嘴前后的壓力比，在粉碎室產生激波，氣相穿過激波時速度下降而固相速度幾乎不變，氣固相的速度差導致固相撞擊速度下降而影響了粉碎效果。因此，工質壓力應有一個最優值。

      氣流粉碎過程中，顆粒濃度越高，加速過程中能量損失會更少。要使顆粒有效地粉碎，碰撞時的速度必須足夠高，即使在高顆粒濃度下，也可以通過提高噴嘴的壓力而使顆粒加速，但是，壓力不能無限地增大，因為隨著壓力的增加，壓縮機的能耗將以非線性的方式快速地增加。

       進料速度（進料量）

      進料速度是影響粉碎效果的重要參數之一。進料速度主要由粉碎區的持料量決定。進料速度的大小決定粉碎室每個顆粒受到的能量的大小。當加料速度過小，粉碎室內顆粒數目不多時，顆粒碰撞機會下降，顆粒粒徑變大；當進料速度過大時，粉碎室內的顆粒濃度增加，每個顆粒所獲得的動能減少，導致由碰撞轉變成顆粒粉碎的應變能變小，顆粒粒徑增加，顆粒粒度分布大，因此尋找最佳進料速度是很重要的。

部分氣流粉碎專家根據理論分析和實驗數據，建立了氣流粉碎的持料量與粉碎區的顆粒體積濃度的關系為：

MH=V(1-ε)ρs+G

       式中，MH——氣流粉碎機的持料量，kg；

       Ｖ——氣流粉碎分級區中有效空間體積，m3；

      （1-ε）——氣流粉碎分級區顆粒所占體積與氣流所占體積的比值，即Vs/V；

      ρs——固體顆粒的密度，kg/m3；

      Ｇ——流化床氣流粉碎區底部填料量，與流化床底部結構有關，kg。

      通過實驗發現流化床氣流粉碎機磨腔中的持料量對粉碎效果和出料粒度的穩定性有重要影響，持料量的大小與氣流粉碎機的結構大小、底部形狀，粉碎物料的密度和流動參數相關。

（粉體圈  作者：梧桐）