水力旋流器分离性能实验研究

本文对水力旋流器结构参数变化对其处理能力、分流比、浓缩倍数等的影响作了全面的试验研究，为水力旋流器的设计、制造提供了参考。     

水力旋流器结构与分离性能研究（四）：———底流管结构

研究了水力旋流器底流管结构形状对其分离性能的影响,结果表明：采用２０°渐扩管结构的底流管时水力旋流器处理能力最高、分离粒度最大;在直管型底流管下部加设堵气锥时水力旋流器分离修正总效率最高、分离粒度最小、分流比最小;采用传统的直圆管结构时水力旋流器分离精度α值最大;采用水封式直圆管结构时水力旋流器分流比最大。     

水力旋流器新型出口挡板结构对分离性能的影响

针对小直径水力旋流器,设计了不同内置挡板式的溢流管和底流管,实验研究了新型出口挡板结构对水力旋流器分离性能的影响。研究结果表明：内置挡板溢流管适用于处理量较大的工况,与传统溢流管相比,分离效率略有降低,但在高流量下其压降的降低幅度可达11.11%,挡板宜采用相对较窄、较短、三块120°间隔设计方式;底流管内置挡板采用十字交叉结构可稳定内旋流,使分离效率最大可提高5.96%;新型内置挡板的溢流口与底流口相耦合,可同时实现提高分离效率和降低压降的目标。此外,在相同情况下,发现溢流管内置挡板可消除水力旋流器内部的“空气柱”,据此推断“空气柱”并非由内部空气形成,而是其内部负压中心形成的某种湍流程度较高的强制旋流涡。     

水力旋流器结构与分离性能研究（二）：溢流管结构

研究了水力旋流器溢流管结构形状对其分离性能的影响,结果表明：溢流管采用３０°渐扩管加锥结构时,水力旋流器处理能力最高;溢流管加虹吸装置时,水力旋流器分离修正总效率最高、分流比最小;采用普通型薄壁直圆管结构时,水力旋流器修正分离粒度ｄ５０Ｃ最小、分离精度α值最高。     

组合式水力旋流器操作参数对其分离性能的影响研究

依照水力旋流器组合化的发展趋势,提出了一种将两个水力旋流器进行串联的组合式水力旋流器结构,并对新结构开展实验研究,着重考察操作参数对组合式水力旋流器的性能影响,得到底流率、入口浓度和入口流量与分离效率和压力降的变化规律。     

水力旋流器的研究进展

主要介绍了水力旋流器的结构及工作原理以及其结构对操作参数影响的研究，分析了各参数对水力旋流器性能的影响，为水力旋流器的设计与制造提供参考。     

水力旋流器结构与分离性能研究（一）——进料管结构

研究了水力旋流器进料管结构形状地其分离性能的影响,结果表明：用切线型圆管作为进料管时,旋流器不仅处理能力最大而且分离修正总效率和分离精度都最高,采用螺旋线型矩形管作为进料管时,旋流器的分离粒度最小,而用弧线型矩形管作为进料管会使旋流器分流比最小而分离粒度最大。     

除油水力旋流器溢流口结构试验研究

通过对旋流器溢流口结构的深入研究。设计出3种新型溢流口结构──涡流屏蔽罩式、涡流屏蔽罩和涡流探测管组合式以及实心涡流屏蔽管式溢流口。利用MARVERN激光粒度仪,在室内模拟试验装置上进行了分离性能测试,并从粒级效率和压力降两方面综合评价了3种溢流口结构的分离性能。测试和分析结果表明,溢流口直径越小,分离效率越高,压降也略有增大;涡流屏蔽罩式、涡流屏蔽罩和涡流探测管组合式溢流口可以降低压降7％以上,而分离效率基本不变;实心涡流屏蔽管式溢流口和带下倾角的入口流道组合可以大大降低旋流器的压降。     

操作参数和流体物性参数对水力旋流器的迁移率的影响

在迁移率计算模型的基础上,本文对水力旋流器的迁移率与分流比、流量及物性参数之间的关系进行了分析与计算。结果表明,在分流比不变的条件下,流量和物性参数对迁移率的影响只表现在改变分割尺寸d50上,流量、物性参数及分割尺寸的变化遵循旋流器数Hy=const.的规律。当分流比改变时,分割尺寸略微变化,但迁移率MP'与无因次液滴直径△＝d/d50之间的关系不变。这两点与Thew的回归结果略有区别。在分流比、流量及物性参数同时变化时,本文根据计算结果给出了迁移率及旋流器数与分流比之间的关联式,据此可预估不同操作参数与物性参数下的迁移率。     

旋流器沉砂口直径自动调节的研究

水力旋流器在选矿厂分级设备中占有重要的地位,与螺旋分级机相比,它具有体积小,分级效率高等优点,但使用时会遇到许多问题。通过分析旋流器沉砂口对旋流器分级指标的重要影响,指出发展可调沉砂口的必要性,并总结国内外沉砂口的发展现状,在此基础上提出一种新型可控沉砂口。     

水力旋流器内部流体切向速度研究

在试验和数值模拟的基础上,对水力旋流器内部的准自由涡运动规律做了定量分析,提出了在旋流器内部的准自由涡运动指数n不是一个常数的观点。并根据实际旋流器的几何结构给出了n的变化规律和具体表达式,从而对现有描述旋流器切向速度的公式做了相应修改。算例结果表明本文提出的计算旋流器内部切向速度的公式要比现有计算公式能更真实的反映旋流器内部流体的切向运动,为水力旋流器的工艺设计提供了可靠的理论基础。     

旋流分离技术研究进展

介绍了旋流分离技术的研究进展,包括水力旋流器的结构形式与结构参数、新结构类型、主要水力学参数、混合液性质及流量稳定性、材料与制造技术、磨损与腐蚀及旋流分离应用技术的研究进展等,还对旋流分离技术的发展趋势作了简要分析。研究表明,随着人们对旋流分离技术的不断开发,其在石油、化工等行业得到了越来越广泛的应用。     

涡流板式动态旋流除砂器的研制

原油除砂对保障采油集输系统平稳运行具有重要作用。针对传统静态离心式旋流除砂装置的不足,设计了涡流板式动态旋流除砂器,采用耐磨聚氨酯作为内衬材料,并采用自动控制系统。结果表明,在旋流器内部引入动力装置后,解决了传统装置的不足。该除砂器具有适应范围广、洗砂效率高、耐磨性强等优势。     

CFD Study on the Effect of Hydrocyclone Structure on the Separation Efficiency of Fine Particles

Abstract

Effects of geometric structure parameters of 10 mm-diameter hydrocyclones on the particle separation efficiency are studied using computational fluid dynamics (CFD). The fluid velocity profiles and particle trajectories are simulated using RFLOW software with a standard isotropic k-ε turbulent model. The JIS standard CaCO₃-17 particles are adopted as a particulate sample in simulations and experiments. Comparing the simulated results with experimental data, a maximum deviation about 20% in partition curves occurs for 5–10 µm particles. However, fairly good agreements for the cut-size predictions and the fish-hook phenomenon are obtained. The simulated cut-size d ₅₀ is only 2 µm larger than that measured in experiments, while the value of d ₁₀₀ can be accurately predicted. An increase in overflow diameter or a decrease in underflow diameter leads to a lower separation efficiency but a clearer separation sharpness due to lower fluid underflow rate. A short-and-wide rectangular inlet is more efficient for particle separation than a tall-and-narrow one. An inclined inlet conduit plays an inessential role on the efficiency improvement but gains a 2 µm reduction in d ₁₀₀. Comparing the simulated results, the hydrocyclone used in the experiments of this study exhibits a higher separation sharpness than the Rietema type and a higher efficiency than the Bradley type based on the same operation capacity and hydrocyclone size.     

动态旋流分离技术研究进展

在对国内外技术文献广泛分析的基础上,结合研究实际,从动态旋流器的结构形式、结构参数等方面较为深入地论述了动态旋流分离技术的研究进展。并对动态旋流分离技术的发展趋势作了简要分析。     

动态旋流分离技术研究进展

在对国内外技术文献广泛分析的基础上,结合研究实际,从动态旋流器的结构形式、结构参数等方面,较为深入地论述了动态旋流分离技术的研究进展.并对动态旋流分离技术的发展趋势作了简要分析.     

旋流除沙器流体旋转效果的数值模拟

介绍了一种新型的旋流除沙器,并利用FLUENT软件对旋流除砂器内流体的流动旋转情况进行了数值模拟。根据数值模拟的结果,分析、预测了旋流除沙器内流体的旋转情况,并分析了模拟结果产生的原因,对后续的模拟研究进行了讨论。     

不同操作参数下动态水力旋流器内部油水两相流动的数值模拟

根据计算流体动力学(CFD)的方法,应用Fluent软件对动态水力旋流器内部油水两相流场进行数值模拟,考察了不同入口流量及转筒转速下旋流器内速度场与油水两相的分布情况。结果表明:动态水力旋流器内切向速度呈双涡结构(准自由涡与准强制涡);轴向速度明显小于切向速度且不存在零速度包络面,油相集中于旋流器轴心形成油核,随着流量及转速的增加,各相速度及中心油核浓度均增加。