摘要： 在对风幕式丸砂分离器中的颗粒沉降所作的经典力学分析基础上，用颗粒群阻力和Magnus升力的概念对颗粒体沉降轨迹进行了修正，这对风幕式丸砂分离器中的分离板坐标确定有理论指导意义。
关键词： 丸砂分离；颗粒体沉降；多相流
文献标识码：A　文章编号：1000-8365(1999)04-0006-04

　　铸件在抛丸清理过程中，一般要使用大量的铁丸， 这些铁丸会与型砂等杂质混合在一起，如不采用适当的分离方法把铁丸和型砂分离开来，旧砂再生和铁丸回收复用都将是不可能的。现在铸造行业常用的丸砂分离器有3种类型：①风选式；②磁选式；③联合式。其中，纯磁选式的分离器在黑色金属铸件的清理过程中使用并不广泛，原因是它对铸件的飞边、毛剌、铁豆等金属夹杂物和待回用的铁丸的区分不大理想。用得较多的是风选式与联合式，不管是用风选式的还是联合式的丸砂分离器，都应有风幕式风选丸砂分离装置，其结构如图1所示。该装置的主要设计参数之一就是分离板的坐标，而分离板坐标位置的计算主要是根据气体流幕中的颗粒体(包括铁丸，回用砂和粉尘)是沿不同的曲线轨迹运动的，粉尘由于其颗粒尺寸小，沉降速度慢，而它被气流带动所产生的水平速度却很大，故它在下落后不久就被气流吹入到除尘系统中；回用砂的粒径比粉尘要大，它的沉降速度也大一些，这些回用砂就会沉降在1号分离板以左的区域；而铁丸无论从密度还是从粒径来讲是三者中最大的，故其沉降也是最快的。它会沉降在2号分离板以右的范围。进入1号板和2号板之间颗粒体与未被分离开的丸砂混合体，应进入再分离循环，直至完全被分离。从以上讨论可以看出，空气流幕中的颗粒体的沉降轨迹曲线是确定分离板坐标位置的关键。
　　用经典牛顿力学分析的方法计算出的分离板坐标位置，在实际的应用过程中发现，其分离效果并不理想。主要表现在，除尘器中收集到了大量的小粒径型砂，而铁丸的沉降比理论计算的要快些，而粉尘似乎被“吹”到较之理论计算更远一些的地方。如何用现代两相流理论对经典力学的沉降过程分析进行修正，以期求出更合理的分离板坐标位置，是本研究的主要目的。

1　经典力学的沉降过程分析

　　如用经典的牛顿力学作运动学和动力学分析，在气-固两相流中，固相颗粒的沉降曲线是可以求出的，而这些沉降曲线就是决定分离板坐标位置的依据。
　　设混合料料斗的下端点O为坐标原点，从该原点作水平轴X和垂直轴Y，如图1所示。假设风速方向平行于X轴，大小为U。某一颗粒体M从O点开始，经t秒后运动至坐标为(x,y)的某一点m，此时它具有速度为W，是沉降速度Vs与气流带动的水平速度Us的矢量和，再经过dt秒的间隔后，颗粒体M的坐标变化为：