重介质旋流器壁面处理对湍流数值模拟的影响

采用3种不同的近壁模型和壁面处理方式,对重介质旋流器中的湍流流场进行模拟,将数值模拟数据与试验测量数据进行比较.结果表明,对近壁网格加密后采用增强壁面处理方法,能够得到更为接近实际流场的模拟结果.以2种不同入料口形式的重介质旋流器流场数值试验为例,分析了采用壁面处理后,旋流器内流场的变化情况.数值试验表明,旋流器的入料口采用弧形入料形式可以降低能耗,提高分选精度,增大处理量.     

旋流器底流口直径及入料性质对固体颗粒运动的影响研究

结合水力旋流器分级原理,利用计算流体力学的原理和方法,在底流口直径和入料性质参数多个水平下,对旋流器内部流场进行了数值模拟,揭示了两因素对旋流器分级的影响。结果表明:增大底流口直径,流场内流速降低,零速包络面向内向上收缩,分级粒度变小;增大入料固体颗粒密度、粒度或者质量浓度,固体颗粒指向中心的径向速度减小,底流产率增加,细颗粒含量增加。根据选煤厂的实际生产工况,合理设计旋流器的结构参数,对控制分离粒度、提高分级效率尤为重要。     

对称双进口旋流器流场特征及分离性能

传统单进口旋流器存在流场不稳定、分离精度低等问题。创新旋流器结构、优化流场性能、提高分离 精度是当前旋流器应用的迫切需求。为了解决传统单进口旋流器对流场冲击大而引起的流场波动不稳定问题,提 出了一种对称双进口旋流器结构型式。采用数值模拟方法,通过 RSM 湍流模型、VOF 和 Mixture 多相流模型,对两 种进口结构的旋流器流场特征及分离性能进行了对比研究,结果表明：对称双进口旋流器的零速包络面和旋流流 场更加均匀,可以为颗粒迁移运动创造更加稳定的分级、分选条件;对称双进口旋流器流场静压、湍动能、轴向速度 和切向速度比传统旋流器均有不同程度的提高,其中对分离起主导作用的切向速度最大值提高了 16.90%,有效增 大了离心强度,强化了分离效果;入口速度为 7.5 m/s 时,10 μm 微细颗粒溢流分级效率较传统结构提高了 4.82 个百 分点,15 μm 微细颗粒溢流分级效率较传统结构提高了 11.34 个百分点。研究结果对丰富旋流器结构型式,进一步 提高旋流分离性能具有一定的指导意义。     

平底结构对水力旋流器流场特性及分离性能影响

基于数值模拟对比了渐缩平底旋流器与复合锥角旋流器流场特性以探究平底结构对水力旋流器流场的影响。数值试验结果表明：两种水力旋流器压强分布和切向速度分布基本一致,而空气柱附近压强梯度存在差异;渐缩平底旋流器溢流管下方湍流强度较低而底流口附近则相反;渐缩平底旋流器柱-锥交界面的空气柱附近轴向速度较高,导致其分流比较低。实验室旋流分离试验表明：平底结构能有有效抑制溢流跑粗和底流夹细现象,显著提高分级效率,改善水力旋流器分离性能。     

浅析入料口结构对旋流器流场的影响

为了进一步探究旋流器入料口结构对其内部流场的影响,采用仿真模拟软件对两种不同入料口结构的旋流器内部压力、速度及其结构特点进行研究分析,得出不同结构入料口的优缺点及其今后改进的方向,为新结构旋流器的研制提供了理论与技术支持.     

结构参数对双溢流旋流器内空气柱性能的影响

传统旋流器一次分级只能得到溢流和底流两种产品,造成产品粒级范围太过宽泛,达不到精细分级的要求。本文提出了一种具有双溢流管结构的多产品旋流器,建立了流场模型,利用流体力学多相流理论,对旋流器内部流场进行了数值模拟,得到了内外双溢流流场分布特点,获取了流场和空气柱的形成、发展演化过程。对底流口、溢流口结构参数对旋流器内空气柱性能的影响进行了仿真分析,结果表明:旋流器内空气柱直径随着底流口和溢流口直径的增大而增大,当内溢流管直径小于底流口直径时,空气柱较为紊乱。研究结果对分析空气柱影响涡旋运动及优化旋流器结构参数奠定了理论基础。     

入料角对重介质旋流器流场影响的数值模拟研究

在PIV试验的基础上,利用FLUENT软件中的RSM模型对不同入料角的有压两产品重介质旋流器的流场进行了模拟。结果表明,在相同的入料压力下,与传统90°入料角重介质旋流器相比,入料角减小后旋流器的三维速度均有不同程度的增加,流体流动加强;同时旋流器内旋流区域增大,以零轴向速度包络面(LZVV)为界面外扩,从而使矿物的实际分选密度有所提高;当入料角减小到某临界角度时,切向速度不再继续增大,由数值模拟结果推测该临界角度在83°~85°之间。     

入料角对重介质旋流器能耗影响的研究

采用PIV技术对两种入料角旋流器的内部流场进行了对照测试,根据试验结果,对二者的三维速度进行了分析,得出了入料角的变化对旋流器能耗的影响。     

水力旋流器溢流余能回收技术探究

为了充分利用旋流器溢流剩余动能,利用水轮机发电原理,设计了一套于旋流器溢流管出口处安装的溢流余能回收装置。为探究该装置的余能回收效果以及对旋流器分级效果的影响,分别进行清水试验和煤泥分级试验,试验变量为旋流器入料压力、旋流器溢流管直径和叶轮叶片角。通过清水试验结果绘制入料压力与转轴转速关系图,得到清水条件下叶轮转速随着入料压力的增大而变大的规律,其中最佳叶轮叶片角为20°。对溢流余能回收效率进行了定性分析,得到20°叶轮的余能回收效率随入料压力增大先增后减的规律;通过煤泥分级试验得到最佳叶轮叶片角为15°,叶片的安装对旋流器分级效果基本无影响。     

倾斜入介口重介质旋流器流场特性研究

为了探索入介口倾角对重介质旋流器内部流场影响的规律,采用PIV测试技术和CFD数值模拟技术对倾斜入介口重介质旋流器的流场特性进行研究。研究结果表明:倾斜入介口重介质旋流器内部的三维速度普遍高于传统重介质旋流器,有利于设备节约能耗;当入介口倾角在85°左右时,重介质旋流器内部的流场最优,为重介质旋流器的结构优化提供了一定参考。     

锥段结构对旋流器内部流场和分级性能的影响

水力旋流器最早可追溯到上世纪50年代,它是一种将压力能转化为动能且伴随着能量损失的装备,因其占地面积小、无运动部件、分级效率高等优点被广泛应用于煤炭分选、石油、化工等各类分选行业中,但由于其自身结构的限制以及外界工况的变化,分级精度难以保证,旋流器主要有柱段、锥段、溢流口、底流口和进料体组成,其中,锥段结构作为旋流器的主要分离区域,是影响旋流器分级性能的主要因素之一,因此,本文针对常规旋流器分级精度低、运行能耗高的问题,提出了一种改进旋流器锥段的方法用于提高旋流器分级性能,通过数值计算法呈现了直线型、抛物线型和双曲线型锥段结构旋流器对内部流场特性和分离性能的影响规律。数值结果表明：采用抛物线锥段可使其旋流器的切向速度和轴向速度减小,降低乱流的发生概率,流场稳定性得到有效提升,双曲线锥段内部流场不稳定,不利于颗粒的平稳运行。抛物线型旋流器零速包络面外移,细内旋流空间变大,细颗粒得到充分分离,分级精度得到一定提升。相比于常规型和双曲线型,抛物线型旋流器具有较小的湍流强度,颗粒稳定性得到有效提升,同时,抛物线型旋流器的陡度指数从0.61提升为0.72,旋流器分级精度得到大幅提升,由于其分离空间的变大,切割粒径稍有增大。     

基于模拟与实验的旋流选矿自控系统设计

旋流选矿是利用离心力从矿浆中分离固相成分的技术。实践中旋流器往往结构固定,工艺条件变化时无有效调控方式,因此影响了旋流器工作性能。通过对分级粒度计算公式进行可控参数分析,对直径为50 mm的旋流器进行Fluent模拟和实验,通过分析得到改变底口直径和入料浓度具有实现自动控制的可行性,随后设计了一种应用于旋流器的自控系统,以改变传统人工调节方式既不准确也不及时的缺陷,实验验证表明,系统取得了较好的效果。     

大型高效两产品重介质旋流器的研究与应用

阐述了当前两产品重介质旋流器存在的不足,设计开发了蜗壳入料型两产品重介质旋流器,并结合计算数值模拟技术对新型旋流器的内部流场进行了分析,得出新型旋流器具有处理量大、分选精度高、能耗低的优点。进行了工业应用,使用效果良好。     

新型三产品重介质旋流器流场的数值模拟研究

新型三产品重介质旋流器是一种先排矸的三产品重介质旋流器。文章阐述了采用不同的湍流模型对先排矸三产品重介质旋流器的流场进行了数值模拟和实验验证,选用RSM模型进行了流场模拟,并与相同工艺条件下的DWP重介质旋流器的模拟结果进行了对比。     

对一种新型旋流器入料结构的探索与研究

以旋流器不同的入料结构对内部流场与分选效果的影响为切入点,研究并分析了螺旋入料结构的优缺点。利用三维仿真分析软件对比两种入料结构中旋流器内部压力分布、速度分布、密度分布以及综合其结构的特点分析,研究表明:相比其他入料结构,螺旋入料结构具有流场稳定性好、分选精度高、节能高效、使用寿命长等优点,为新结构旋流器在选矿领域的应用提供了理论与技术支持。     

先排矸三产品重介质旋流器结构参数对分选效果影响规律的数值模拟研究

利用Fluent数值模拟软件在不同模型条件下对先排矸三产品重介质旋流器的流场进行了数值模拟,得到了相应的密度、压力、轴向速度剖面,通过数值比较,分析研究了先排矸三产品重介质旋流器结构参数对流场影响的趋势,为旋流器参数优化奠定了基础。     

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。     

复合型煤泥旋流器分级分选效果试验研究

为研究复合型煤泥旋流器的分级分选效果,介绍了复合型煤泥旋流器的结构,分析了复合型煤泥旋流器的工作原理,在对复合型煤泥旋流器流场数值模拟研究结论的基础上,对先分级后分选和先分选后分级2种复合型煤泥旋流器结构进行设计,并对分级分选效果进行了试验研究。结果表明:2种复合型煤泥旋流器都有明显的分级和分选效果,先分级后分选结构复合型煤泥旋流器分级分选效果优于先分选后分级结构复合型煤泥旋流器,旋流器最佳结构参数和操作参数有待后续试验进一步完善。     

影响旋流器分级效果的正交试验分析

水力旋流器是根据固液两相流体在离心力场中所受离心力大小的不同而设计的,在诸多领域中得到大量应用。文章通过正交试验的方法对影响旋流器分级效果的主要因素(入料浓度和入料压力)进行了研究,认为当入料浓度20%、入口压力0. 02 MPa时,分级效率最高,为42. 16%;入料浓度和入口压力两个因素均对分级效率有显著影响,但入口压力对分级效率的影响程度要高于入料浓度的影响。     

矿用泥沙分级水力旋流器的压力调控研究

利用直径250mm的水力旋流器开展了泥、沙分级的工业性试验,研究了入料压力对旋流器分级效率和浓缩效果的影响规律。结果表明:水力旋流器的最佳分级效率与最佳浓缩效率处于不同的压力操作区间,旋流器的底流浓度入料压力增大而持续提高,但分级效率则呈先缓慢上升到临界点,然后急剧下降的趋势。实际操作时,应当合理控制旋流器入料压力,避免因过度浓缩而牺牲分级效率。