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。     

基于有限元法的卧螺离心机转鼓优化设计

对卧螺离心机的转鼓进行参数化建模,以这些参数为设计变量,以几何、强度和刚度要求为约束条件,以转鼓的转动惯量为目标函数,基于有限元分析计算,对转鼓结构的几何尺寸进行优化设计,取得了良好的效果。     

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。     

传统法和有限元法复杂转鼓强度分析及比较

虹吸式离心机转鼓是结构最复杂的离心机转鼓之一,随着离心机越来越大型化,大型复杂转鼓的强度设计要求越来越高.对某大型虹吸式离心机复杂转鼓组件进行强度分析.首先采用传统方法进行应力和变形分析,并利用MATLAB编程进行电算;然后通过有限元法三维实体建模,模拟出转鼓的复杂局部结构和边界条件,采用ANASYS软件对其应力和变形分布进行分析计算.结合两种方法的计算结果,对转鼓强度设计的合理性进行了较全面和深入地评估.同时,两种方法的计算结果的对比,也能在某种程度上保证分析方法的可靠性.这也为其它离心机转鼓强度设计提供了参考.     

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。     

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。     

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。     

浮渣分离卧螺离心机内的速度场研究

对一种分离轻质固体浮渣的卧螺离心机进行数值模拟研究,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湍流模型既多重参考系(MRF)方法,模拟分析了这种卧螺离心机内的速度场。模拟结果表明,浮渣的轴向速度大都为正值,少量为负值,在转鼓锥段内的轴向速度变化比较明显,在径向的梯度也比较大;浮渣的径向速度在进料、出口与溢流口处变化比较明显,且大都为负;液体以及浮渣的周向速度变化较大,尤其是在进料管以及转鼓壁附近。     

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。     

卧式螺旋卸料沉降离心机沉渣的输送

本文定性地分析了卧螺离心机的沉渣输送与其转鼓的锥角β、螺旋推料器叶片的倾角θ、叶片的螺距、液池半径γ及差转速Δｎ之间的关系,阐述了改善卧螺离心机输渣条件的设计思想。     

有限元方法在离心机转鼓强度分析中的应用

在回顾以往转鼓强度分析的基础上 ,指出了目前转鼓有限元应力分析所存在的问题 ,给出了提高计算精度和保证模拟有效性的注意事项 ,并探讨了转鼓强度评定准则     

基于分离效率的卧螺离心机CFD分析

从分离效率的角度对卧式螺旋卸料离心机转鼓内的流场进行数值分析.通过剖析推料螺旋与转鼓溢流堰的结构特点可知,转鼓内流体在轴向为薄层流动,在径向由于涡流产生向内流动导致颗粒上浮,这两者对离心机分离效率有决定性的影响.结合CFD数值分析和颗粒的Stokes沉降运动关系,提出将薄层流动与上浮临界粒度应用于离心机分离能力计算的理论和方法.文章通过定义沉降粒度和上浮临界粒度,进一步把分离能力计算与分离效率相关联,使该方法更接近离心机分离工艺的实际情况.通过对工业中典型离心机进行实例计算,证明了该方法的可行性和准确性.     

卧式螺旋卸料离心机研究的回顾与展望

卧式螺旋卸料离心机一种高效的离心分离设备,广泛应用于石油化工等多个行业,具有单机处理能力强、分离质量高、操作连续方便、占地面积小以及维护费用低等优点,在离心机领域一直占有特殊的地位。随着工业的发展,卧式螺旋卸料离心机日臻高参数、大型化,同时低能耗、小污染、高利用的提出使卧式螺旋卸料离心机的稳定性和可靠性面临新的挑战。本文简述了卧式螺旋卸料离心机的主要结构及工作原理,回顾了卧式螺旋卸料离心机发展历史。在此基础上总结了卧式螺旋卸料离心机在结构强度、动力学特性、减振技术、动平衡技术、流体动力学等方面的研究进展,综述了应用有限元法研究卧式螺旋卸料离心机的最新成果,最后讨论了该类离心机的研究方向和发展前景。     

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。     

卧螺离心机生产能力的FCPS理论

针对卧式螺旋卸料沉降离心机∑理论计算生产能力与实际结果偏离较大的问题,提出上浮临界粒度(FCPS)理论,认为离心机转鼓内流体径向流速对沉降分离有显著影响,应用计算流体动力学(CFD)方法和软件FLUENT,分析转鼓内流场,求解出流场轴向速度和径向速度,进一步通过分析颗粒运动来建立生产能力计算模型。初步应用该模型进行了离心机实例计算,显示计算结果与离心机运行结果有较高的吻合度,证明该模型比传统的∑理论更符合实际。FCPS理论有进一步研究价值。     

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。