筛孔型溢流管旋流器分离性能研究

旋流器在分离过程中由于短路流的存在造成溢流跑粗现象，针对此问题提出一种筛孔型溢流管旋流器，并进行数值模拟和试验研究。结果表明：与圆柱型溢流管相比，筛孔型溢流管结构可延长颗粒在旋流器内的分离时间，使短路流重新进入外旋流进行充分分离，减少溢流跑粗现象。对比试验结果表明，与圆柱型溢流管旋流器相比较，采用筛孔型溢流管分离效率显著提高，-25 μm分级质效率由47.59%提高到58.00%，分级量效率由48.74%提高到60.08%，溢流产物更细，粗颗粒减少，溢流跑粗现象得到有效改善；随着溢流管开孔率增大，溢流产率提高，溢流和底流产品粒度均有变粗的趋势。     

中心曲面锥型旋流器分离性能的数值模拟

针对普通旋流器所存在的溢流跑粗问题，提出一种带有中心曲面锥的水力旋流器，利用中心曲面锥结构引导内旋流中一部分粗颗粒到外旋流重新参与分离，减少溢流跑粗。通过数值模拟对比分析了中心锥型旋流器和中心曲面锥型旋流器的流场特性和分离性能。对比结果表明，将中心锥改进为中心曲面锥后，中心锥体附近流体的径向速度增大，进一步强化了内旋流中粗颗粒向外旋流的运动，减小了粗颗粒进入溢流的概率；切向速度变大，有利于颗粒的离心分离；轴向速度减小，颗粒分离时间延长，分离更充分；湍动能减小，流场更加稳定。模拟结果显示，与中心锥型旋流器相比，中心曲面锥型旋流器溢流中≥35 μm 颗粒含量相对减小 11.08%，≥35 μm 颗粒的分级效率提高了 4.04 个百分点。     

轴向给料旋流器在选矿中的应用

为替代选矿使用的传统切线给料旋流器，新研制了一种轴向给料旋流器，并在湿法粒度分级中进行了试验。这种改进的旋流器仍具有许多传统旋流器的结构特征，但它在旋流器圆柱部分顶部开有一个圆孔，围绕溢流管给料而不是切线给料，给料旋转下降经环形孔进入旋流器主体并离心分离。试验用粒度-300μm占91％的铜镍选矿厂尾矿样品进行。评价了不同给料压力、矿浆浓度和溢流管长度对该旋流器分离指标的影响。与切线给料旋流器相比，轴向给料旋流器具有较大的处理能力，对低浓度矿浆可获得较大的分离粒度，操作灵活性高，分离过程易于控制。     

双环道液体平衡环减振性能研究

针对波轮洗衣机在脱水过程中存在的悬挂系统偏心振动剧烈的问题,对作为减小波轮洗衣机悬挂系统偏心振动重要部件的液体平衡环的结构和工作原理进行了研究,提出并设计了一种双环道液体平衡环。使用Fluent软件对其双环道液体平衡环和传统液体平衡环的内部流场进行了数值模拟,对模拟结果进行了对比分析;借助悬挂系统多体动力学测试平台,分别对搭载两种液体平衡环的悬挂系统进行了脱水过程的偏心位移测试,并分析了试验结果。研究结果表明:与传统液体平衡环相比,搭载双环道液体平衡环的悬挂系统偏心位移减小,平衡环减振性能提高;双环道平衡环内部液体对壁面压力变小,使用寿命增加。     

新型旋流器在细粒级废水浓缩中的研究应用

含微细颗粒废水浓缩是电厂湿法脱硫工艺中重要一环,目前,该环节中使用的分级浓缩旋流器为Φ40单锥体结构,直径小、锥角小、底流口堵塞严重。针对这一问题,设计了一种Φ75双锥结构旋流器,由锥角不同的两个锥段组成,既解决了小直径旋流器底流口易堵塞的问题,又提高了旋流器分离效率。现场运行结果表明,Φ75双锥旋流器分离粒度d50为16.8μm,底流产率可以达到37.6%,与常规单锥体Φ40旋流器分离性能基本一致;研究同时表明入料压力对底流浓度的提高影响显著,对底流产率的影响较小;底流口直径对底流浓度和底流产率影响较大。采用设计的Φ75双锥结构替代Φ40单锥体旋流器后,现场运行堵塞几率大幅度降低,有效解决了生产中存在的难题。     

复合曲锥对旋流器分离性能的影响

常规旋流器锥段为直线型锥或单一曲线型锥,在生产中伴有不同程度的底流夹细和溢流跑粗,分离精度有待提高。综合2种曲线锥各自的特征和优点,提出了一种复合曲锥旋流器,其上锥段向轴心内凹,下锥段由轴心向外凸。采用数值模拟的方法对比分析了直线型锥和复合曲锥旋流器流场及分离性能的变化,发现随着曲率指数n由1增加到3,在上锥段切向速度和外旋流轴向速度增加,在下锥段切向速度和外旋流轴向速度降低,促进了密度层更合理的分布,分离粒度由19.38μm增加到24.91μm,分离精度由0.517提高到0.649,其中5μm颗粒的底流回收率由6.98%降低到2.40%,改进效果明显。     

具有W型反射盘的新型干扰床分级机性能分析

针对传统干扰床分级机分级精度和分级效率低等问题,提出了一种带W型反射盘、切向进料的新型干扰床分级机。利用计算流体动力学方法,数值模拟研究了分级机进料口入料速度和给水室进水速度对分级机内部流场特征及分级性能的影响规律,并进行了试验验证。结果表明:在一定的进水速度和进料速度区间内,新型干扰床分级机分级腔内的流场更稳定,更有利于颗粒的沉降和分级效率的提高。当进料速度为1.6 m/s时,料浆分级效率可达70.8%,产率可达35.6%。当进水速度为0.9 m/s时,料浆分级效率可达58.7%,产率可达34.6%,研究结果对揭示分级机分级机理具有一定的参考价值。     

具有溢流帽结构的旋流器流场特征及分离性能研究

针对普通旋流器运行过程中存在短路流导致溢流跑粗的问题,提出一种溢流帽式旋流器,并对其进行了数值模拟和试验研究。模拟结果表明,相比于普通旋流器,溢流帽式旋流器内空气柱直径减小,能耗降低,离心力场强度更大,流体切向速度增大,轴向速度降低,颗粒参与分离时间长,分离更充分,有利于改善溢流跑粗,提高分离效率。试验结果显示,溢流帽式旋流器-20μm颗粒分级质效率从36.97%增加到42.17%,分级量效率从39.68%增加到45.90%。并且随着溢流帽直径的增大,底流固相产率增大,溢流中粗颗粒含量减少,有效抑制了溢流跑粗现象。     

疏浚聚氨酯管道耐磨性能试验

通过在试验室模拟疏浚工程现场的实际工作情况,分别采用高铬钢、超高分子量聚乙烯和Q235-AF管道与聚氨酯管道进行耐磨性能对比试验。通过测量管道重量变化并转化试验数据,得出4种材料在疏浚工程中的耐磨性能,从高到低依次是聚氨酯、高铬钢、超高分子量聚乙烯、Q235-AF,而且聚氨酯的耐磨性能与Q235-AF钢管相比至少提高8倍,所以聚氨酯可用于疏浚工程的耐磨管道。     

水力旋流器流体稳定性研究

通过计算机离散求解模拟水力旋流器周向速度在径向上的分布,并带入瑞利判别式判别其流体的稳定性,发现水力旋流器的流体流动是不稳定的,这种不稳定性对旋流器的分离过程不利。指出了在水力旋流器改进过程中,通过减少流动的不稳定性来改善水力旋流器的分离性能,将是水力旋流器发展的新途径。