廖达海，方永振，周贱根，甘振华，方长福，吴南星

喷嘴入口倾斜角对干法造粒制备Si3N4颗粒雾化过程的影响

廖达海，方永振，周贱根，甘振华，方长福，吴南星

(景德镇陶瓷大学 机械电子工程学院，景德镇 333403)

针对干法造粒制备Si3N4颗粒过程，基于流体体积函数(volume of fluid，VOF)方法，采用湍流模型中可实现的模型(为湍流动能，为耗散率)，模拟计算喷嘴入口的倾斜角度对空气芯、雾化锥角和喷嘴出口处黏结液速度的影响，并采用干法造粒制备Si3N4陶瓷颗粒进行实验验证。计算结果表明：随倾斜角度从0°增大到30°，喷嘴内空气芯区域面积由约占总面积的18%增大到25%，空气芯的平均直径增大，同时喷嘴出口处的黏结液速度梯度由4.43～5.06 m/s增大到5.69～6.32 m/s，雾化锥角由63°增大到74°，从而加快黏结液膜的破碎过程；而当倾斜角度增大到45°时，空气芯的平均直径、喷嘴出口处黏结液的速度和雾化锥角都最小。实验结果表明，雾化喷嘴的入口倾斜角度为30°时，Si3N4颗粒粒度最细。数值分析结果与实验结果吻合良好。

Si3N4颗粒；黏结液；VOF方法；喷嘴入口倾斜角度；空气芯；雾化锥角

干法造粒是制备Si3N4颗粒的一种新方法，是将黏结液的雾化液滴与粉体混合在一起，通过两者间的静电力吸附并结合，形成聚合物，再经过高速立柱修形，最后经过干燥以及筛分制得Si3N4颗粒。所得颗粒尺寸一般为150 μm左右，常用于制备高性能Si3N4陶瓷。与传统的湿法造粒技术相比，采用干法造粒制备Si3N4颗粒，具有工艺简单、能源利用率高、成本低、效益高等优点[1−3]。然而，采用干法造粒技术制备Si3N4颗粒时，黏结剂过多，制得的Si3N4颗粒存在流动性差、成形压缩比小和成形率低等缺陷[4−6]。……