研发海泡石矿粉射流分级装置,可有效提高湖南储量丰富、特色优势明显的海泡石矿产品附加值和利用范围。文丘里喷射器是海泡石矿粉射流分级装置中矿粉与气体混合的关键部件。本文基于文丘里效应,开展海泡石矿粉的文丘里喷射器优化设计研究,主要从海泡石矿粉特性检验、文丘里喷射器设计、结构参数优化以及海泡石矿粉在文丘里喷射器内部流动特性等方面进行了探讨:(1)海泡石矿粉特性检验。搭建海泡石矿粉特性检测实验平台,采用显微镜法、容积法和直剪法,对本文所用海泡石矿粉的物理特性和力学特性进行检测,为后续仿真分析提供数据。(2)文丘里喷射器理论分析与结构设计。首先针对文丘里喷射器工作原理、工作效率和结构设计方法进行详细分析;然后采用气体动力函数法,计算得出文丘里喷射器理论喷射系数;最后根据相关经验公式,初步确定文丘里喷射器几何结构。(3)文丘里喷射器结构参数优化。针对文丘里喷射器工作效率低的问题,通过FLUENT数值模拟,首先运用单因素控制变量法,分析不同结构参数对文丘里喷射器工作效率的影响;然后以工作效率为考核指标,采用正交试验方法对文丘里喷射器结构参数优化;最后通过极差和方差分析得出最优结构参数,为后续仿真分析提供物理模型。(4)海泡石矿粉在文丘里喷射器内部流动特性仿真分析。针对文丘里喷射器内部流动情况复杂的问题,采用DPM模型,分别从压力、速度、颗粒运动轨迹和湍流动能四个方面对不同状态下文丘里喷射器内部流动情况进行仿真分析。(5)海泡石矿粉在文丘里喷射器的PIV实验分析。搭建PIV实验平台,对不同状态下海泡石矿粉颗粒在文丘里喷射器内部流动情况分析,得出内部流动规律,并与仿真结果对比。理论分析与实验结果表明,本文设计的文丘里喷射器不仅能实现海泡石矿粉与气体快速有效混合,而且通过结构参数优化,提高了文丘里喷射器工作效率,对后期海泡石矿粉分级具有重要意义,可增加海泡石矿产品附加值和利用范围。