卧螺式浮渣分离离心机两相数值模拟

传统的卧式螺旋卸料离心机只能分离沉渣,不能分离浮渣。本文对一种分离轻质固体浮渣的卧螺离心机进行两相数值模拟研究,使用Pro-E软件建立三维模型,应用计算流体力学软件Fluent,基于Euler多相流模型,采用RNG k-ε湍流模型及多重参考系(MRF)方法,模拟分析了这种卧螺离心机内的固液两相体积分数分布以及操作参数和物性参数对流场和分离性能的影响。模拟结果表明:此卧螺离心机适用于高浓度、中粗粒子的分离;流体沉降分层比较明显,水在液池的外层,浮渣在内层;转速差总体上对分离性能影响不大,但不能过低或是过高,保持在30~70r/min是比较好的选择;进料浓度增加,颗粒沉降速度降低,分离效率会下降;小颗粒沉降速度底且易"反混"而分离性能差,较大颗粒沉降速度高,分离性能明显高于小粒径颗粒。     

基于Euler多相流模型的卧螺离心机速度场数值模拟与分析

应用计算流体力学软件Fluent,基于Euler多相流模型,在多重参考系坐标下,选用RNG k-ε湍流模型,对卧螺离心机内部的三维速度场进行了数值模拟和分析。结果表明：当液体进入转鼓后,对沉降分离起主要作用的周向速度迅速增大,经过较短的距离即可获得稳定的流动状态,且沿转鼓轴向变化较小;轴向速度沿径向的梯度在转鼓柱段较小,而在锥段较大,且在靠近转鼓的区域,锥段的轴向速度比柱段的大;径向速度复杂多变,无明显规律,流动受几何结构的影响很大。     

基于流固耦合的大型卧螺离心机数值模拟及实验研究

采用ANSYS软件建立了卧螺离心机整机的流固耦合有限元模型,并通过流固耦合数值模拟分析得到了卧螺离心机负载工况下的滞后量、离心液压随转速变化关系以及转子系的真实应力状态。结果表明,离心机内部流场最大压力位于进料分布器出口段的转鼓内壁面处,转子系最大位移发生在螺旋输送器中部、最大应力位于螺旋叶片根部与螺旋筒体连接处,在正常工况下均满足强度、刚度要求;振动测试试验得到的临界转速与数值模拟结果相一致,验证了有限元模拟的准确性,并针对卧螺离心机独特的双转子结构提出测定副临界转速来推算临界转速的方法。     

卧螺离心机分离PVC的FCPS分析

采用计算流体动力学(CFD)方法和计算软件FLUENT对分离聚氯乙烯(PVC)的卧式螺旋卸料沉降离心机转鼓内部流场进行数值模拟。通过对转鼓溢流口区域的涡流进行分析,确定溢流口轴向宽度、转鼓内液池深度、分离因数以及悬浮液流量与溢流口最大负径向速度和上浮临界粒度(FCPS)的关系。模拟结果表明:增大溢流口轴向宽度可以有效减小溢流口最大负径向速度,从而颗粒上浮临界粒度减小,可以提高离心机的分离效率;改变转鼓内液池深度对最大负径向速度影响很小,上浮临界粒度变化不大;当增大悬浮液流量和减小分离因数时,最大负径向速度增大,上浮临界粒度增大。模拟方法和结果可以为不同用途和结构的卧螺离心机设计提供更多参考。     

卧螺离心机内盐析流场的CFD-PBM耦合计算

目前对卧螺离心机内部流场的数值模拟大多采用传统欧拉模型,考虑其内部伴有盐析等固相粒子微观行为过程的研究少有报道。本文应用计算流体力学软件Fluent,基于群体平衡模型与多相流Eulerian模型、RNG k-ε模型耦合方法,对卧螺离心机内部盐析两相流场进行三维数值模拟,通过仿真与实验相结合的方式,得到卧螺离心机内盐析流场的晶体颗粒粒径分布、组分数分布和浓度分布及其变化规律,初步揭示了卧螺离心机内伴有盐析的流场晶体颗粒分布特性。研究结果表明：卧螺离心机内盐析晶体粒径的分布随液环半径的增大而增大,螺旋叶片正壁面粒径明显较背面大,从排液端至排渣端的晶体粒径分布有整体逐渐变大的轴向粒径梯度;流道内晶体粒径随转鼓转速的增大而减小,随进口固相体积分数的增大而增大;大粒径晶体的组分数在液环外侧及螺旋叶片正面附近相对较大,而中、小粒径晶体组分数的分布规律则与之相反;盐析颗粒浓度在液环外侧较高且分布均匀,且随转鼓转速的提高而提高,PBM模型与Euler模型计算结果有一定的相似与差异。     

进口入射角对卧螺离心机内流场的影响

利用Solidworks软件对卧螺离心机螺旋流道内流体进行三维建模,结合CFD软件后处理fluent选用RNG k-ε湍流模型与多重参考系(MRF)模型,选取4种进口入射角对离心机内固液两相流进行模拟仿真。仿真表明:进口入射角为30°时,进料口向卧螺离心机内输送污泥对整个流体流场扰动较小,且出渣口污泥含水率较低。模拟仿真所采用的计算模型基本符合卧螺离心机内部的实际流动情况,结果为进一步研究离心机特征参数对其分离效果的影响和结构优化提供了理论依据。     

大长径比卧螺离心机转鼓的有限元分析

利用SolidWorks Simulation有限元分析软件建立了大长径比卧螺离心机转鼓的有限元模型。在高转速下对其正常工作状态下的整体结构进行了模态和静态仿真分析,得到了转鼓的前5阶固有频率、应力分布和径向、轴向变形。结果表明原设计的卧螺离心机转鼓的强度和刚度均满足要求。将有限元分析结果与传统解析解进行比较,结果基本一致。改变转鼓约束面积和约束形式,对转鼓进行优化,寻求了最佳的转鼓轴颈直径;采用柔性支撑消除了主轴承刚度对最高转速的限制性影响,可以将转速提高到3 900 r/min。     

卧螺离心机内压力场的数值模拟

卧螺离心机在高浓度固液混合物分离领域中应用广泛,其内部结构复杂,且封闭高速运转,对其内部流场实时监测难度大,缺乏对其内部流场特性的了解,进而影响对其分离性能的研究。本文应用计算流体力学软件Fluent,采用RNG k-ε湍流模型多重参考系(MRF)方法,模拟分析了卧螺离心机的内部流场,得到了压力场分布情况。结果表明:模拟液压值与理论液压值之间存在着一个差值,该差值是由于液体转动的滞后造成,且随着转鼓转速的增大而增大。同时还发现,静压、动压均随着径向位置的增大而增大,且静压梯度比动压大;沿转鼓轴向即往排液口方向,静压有递减的趋势,而动压逐渐增大。这可为进一步深入研究卧螺离心机提供参考。     

卧螺离心机用于盐泥固液分离时转鼓转速对流场特性的影响

对矿井采卤制盐工艺产生的盐泥使用卧螺离心机进行固液分离,应用计算流体力学软件Fluent,基于多相流Eulerian模型、RNG k-ε湍流模型及多重参考系（MRF）方法,对卧螺离心机流体域进行三维数值模拟,采用仿真与实验相结合的方式,研究了转鼓转速与分离特性的关系,结果表明：卧螺离心机在考虑螺旋叶片情况下比忽略螺旋叶片时切向速度滞后系数有明显提升;提出修正离心液压的概念,通过该理论数值证明分离液静压值与理论值的误差源于切向速度的滞后;当转鼓转速达3000r/min以上继续提高时,沉渣固相质量分数不会随之继续增大;分离液中固相微粒的沉降速度随转速增大会小幅均匀增大;实验表明卧螺离心机用于高浓度卤水高速离心时,将在径向产生一定程度的NaCl浓度梯度,溶质浓度在分离液外层较高,内层较低。     

LWS400卧螺离心机参数变化对转鼓强度和刚度的影响

采用Solid Works软件建立LWS400卧螺离心机转鼓几何模型并导入ANSYS Workbench软件中进行有限元分析。分别改变转鼓转速、转鼓壁厚和液池深度三个参数并讨论由此对转鼓强度和刚度的影响,以便为后续的优化设计方案提供参考。讨论结果表明:转鼓转速的提高或壁厚的减小都对转鼓强度和刚度有明显的影响,液池深度的变化对转鼓强度和刚度的影响不大。     

浓缩型离心机用于厌氧污泥无药澄清与浓缩

LWN系列浓缩离心机为中心进料,中心出清液全顺流型卧式螺旋卸料沉降离心机。由于物料充满佥转鼓。物料在转鼓内的停留时间较一般卧螺离心机要明显延长,对于厌氧污泥等难分离物料无需絮凝剂也具有较好的澄清与浓缩效果。污泥去除率90％,浓缩污泥的浓度可达8％左右,污泥体积减少量80％左右,该机可与其它脱水设备组成浓缩／脱水一体机组,既可提高脱水效率,又可节省大量昂贵的絮凝剂。     

卧螺离心机结构的研究及发展

卧螺离心机是应用范围较广的一种离心机,它在离心机领域中一直占有重要地位。在介绍卧螺离心机结构的基础上,综述了卧螺离心机结构形式的改进,总结了有限元法在卧螺离心机转鼓和螺旋输送器强度分析上的应用,并对卧螺离心机存在的问题及发展方向进行了讨论。     

三相卧螺离心机设计分析及结构参数对分离效果的影响

首先提出了用于油水砂分离的三相螺旋沉降式离心机两种结构模型。通过CFD数值计算发现,带有轴向管法兰的三相卧螺离心机结构模型存在一定的缺陷,即管法兰上有堵砂的情况出现且分离效率较低。通过改进设计,可调溢流挡板的三相卧螺离心机结构模型是可取的。该模型有较高的油相回收率,且固相也相对较干燥,适用于油水固三相分离。该模型还具有水与油砂分离、油水与砂分离或油与水砂分离等几种不同的排液方式。对此三相卧螺离心机加工制造,搭建实验平台,通过实验研究发现,此种结构的三相卧螺离心机对油相的分离效率较高,挡板圆弧中心到转鼓中心轴的距离对分离效率有着不同的影响。     

油砂分离装置结构优化设计的数值模拟研究

卧螺离心机是石油工业油砂固液两相分离的重要装置,它的结构优化对提高其分离效率具有重要的实际意义。本文研究分析了螺距尺寸和进料腔结构的变化对卧螺离心机固相体积分布的影响,并基于响应面分析法(RSM),分析了螺距尺寸与进料腔结构间的相互作用。结果表明,随着螺距尺寸和进料口出口宽度的增大,卧螺离心机的分离效率均呈先增加后下降的趋势。结构优化后的卧螺离心机(螺距尺寸S=112mm,进料腔出口宽度l₂=102mm),分离效率最高达到了92.55%。研究结果可为对卧螺离心机的工业化应用设计提供一些参考。     

双级活塞推料离心机分离过程的数值模拟研究

双级活塞推料离心机是连续操作的离心机的一种,广泛应用于轻工、化工、冶金、煤炭等行业。双级活塞推料离心机的一级转鼓由于在旋转运动的同时又进行往复运动,流体在转鼓内的流动过程极为复杂,尚没有理论方法能够描述其过滤分离的过程。以P-100型双级活塞推料离心机为例,运用FLUENT软件进行数值模拟,得到了离心机转鼓内的流体流动状态。并针对影响离心机生产能力和分离效果的物料浓度与转鼓旋转角速度进行了模拟研究,结果表明,随着进料浓度的增大,滤饼固含量、固相回收率和澄清液含固率都呈现不断变大的趋势,而离心分离达到稳定的最初时间和滤饼达到最大固含量的最初始轴向坐标值逐渐变小;随着转速的增加,固相回收率、澄清液含固率和滤饼达到最大固含量的最初始轴向坐标值逐步变小,滤饼固含量不断增大,而离心分离达到稳定的最初时间没有特定的规律。同时,数值模拟结果还为离心机结构的优化设计提供了依据。     

有限元法在卧螺离心机转鼓强度分析上的应用

有限元法作为离心机强度计算的数值分析方法,相对于传统的强度计算方法有着显著的优越性。对有限元法在卧螺离心机转鼓强度分析上的应用进行了总结,对用有限元法分析转鼓强度时应重点考虑的问题进行了讨论,并对其在卧螺离心机设计中的更多应用进行了展望。     

大长径比卧螺离心机理论与实践

<正> 一、前言 卧螺离心机(图1所示)用于悬浮液的固液相分离。工作时整个离心机在高速下旋转,螺旋卸料器与转鼓同时旋转,但转速略有不同。其差转由与转鼓相联的差速器产生。     

卧螺离心机在高浓度二氧化钛分级中的应用

介绍了一种专用卧式螺旋卸料沉降离心机在高浓度二氧化钛分级处理中的应用。着重介绍了专用卧螺离心机的工作原理和结构特点,以及转鼓转速、液层深度、差转速等工艺参数对分级效果的影响,找到了最佳的运行工艺参数,使得专用卧螺离心机在高浓度二氧化钛的分级处理过程中发挥更好的分级效果。     

三级活塞推料离心机数值模拟与操作参数优化

针对新型三级活塞推料离心机的研发,在转鼓尺寸和物料增大情况下,操作参数对分离过程中转鼓内侵蚀现象和分离效率有重要影响。采用样机实验结合CFD数值模拟,对三级活塞推料离心机进行三维建模和仿真,并利用密集离散粒子模型(DDPM)模拟侵蚀过程。基于粒度分析可知,氯化钠颗粒粒径dm为0.070~0.200 mm时,随颗粒粒径增加,固相对离心机转鼓内部的侵蚀越大。结合响应面分析法可知,响应模型各因素的交互影响明显,以更高分离率与更低侵蚀率作为评价指标,得出最优值为推料频率40次/min、转鼓转速1431 r/min、进料浓度60%。与实验数据进行对比,模拟结果的误差在可接受范围内。     

卧螺离心机在碱渣固液分离中的应用

结合卧螺离心机在氨碱法纯碱生产中蒸氨废液固液分离的应用情况,介绍了卧螺离心机的结构、工作原理,分析了影响离心机脱水效果的主要因素;并确定最佳的操作参数:进料量:70 m~3/h、絮凝剂加入量4.05 m~3/h、转速1 372 r/min、差速度5.2 r/min、滤饼水分45.62%、滤液固含量≤200 ppm,离心机运行平稳,完全可代替板框压滤机。