CFD技术在旋流器设计方面的应用

利用CFD技术对旋流分离器进行了数值研究,探讨了适用于旋流器的计算模型,包括紊流模型,多相流模型的选取和内部空气柱的计算方法。以锥形旋流器为例进行了数值计算,获得了旋流器的内部流场细节,对于旋流器的优化设计以及分离性能预测有着重要的指导作用。     

溢流管直径对旋流器流场和分离影响研究

利用RSM雷诺应力模型和VOF多相流模型,系统考察了溢流管直径对Φ50 mm水力旋流器流场稳定性的影响。通过对空气柱、零速包络面、短路流及湍流强度等流场特性的分析,确定了使流场稳定的最佳溢流管直径范围,并通过旋流分离物理试验进一步验证了该溢流管直径条件下获得的稳定流场能有效提高分离效率。研究结果表明,当溢流管直径过小时,空气柱会发生中断甚至不能完整形成,分选空间内部湍流强度较高,底流分流比较大,短路流量较小。随着溢流管直径的增加,逐渐形成上下贯通的空气柱,分选空间内部湍流强度降低,零速包络面的对称性增强,底流分流比逐渐降低,流场稳定性增强,从而分离性能增强。随着溢流管直径进一步增加,空气柱直径增大,短路流量增加,流场稳定性降低,从而分离效率下降。因此,针对所考察的Φ50 mm水力旋流器最佳的溢流管直径在0.30 D左右。     

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,探究平底结构对水力旋流器流场的影响。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结果表明,平底结构能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。     

油水分离浮选柱的旋流分离作用研究

将一种结构独特的浮选柱运用到油水分离领域,油水分离浮选柱具有旋流分离和气浮分离作用的双重功效,以其有效分离粒度下限小、分离时间短、处理量大以及运行成本低等优点在含油污水处理领域,尤其在聚合物驱采油污水处理中体现了显著优势。本文研究了油水分离浮选柱的旋流分离作用机理,考察了给料速度、充气速率、循环压力、底流分流比起泡剂用量等因素对旋流分离作用过程及分离效率的影响,确定了最佳的操作参数:给料速度为1.50 m3/h,充气速率为2.50 m3/h,循环压力为0.28 MPa,底流分流比为95%,此时的旋流分离效率为86.4%,最终出水含油量为16.49 mg/L,分析了旋流分离机理并建立了旋流分离效率的数学模型。     

固-液旋流分离器两相流场数值模拟研究

采用标准k-ε湍流模型和混合模型的数值模拟方法,对固-液旋流分离器内的两相流流动机理及分离特性进行研究。模拟结果表明,分离特性符合有密度差的两相流分流机理。建立的模型和使用的计算方法有效。     

旋风分离器结构设计研究进展

介绍了旋风分离器的分离机理,总结和分析了旋风分离器的各个部件结构设计在能耗、压降、分离性能等方面的优点和缺点,并对旋风分离器的研究现状进行了回顾,提出了旋风分离器结构优化设计的趋势,对未来旋风分离器结构优化设计进行了展望。     

轴流式井下旋流油水分离器压降比性能研究

在室内试验装置上对轴流式井下旋流油水分离器的压降比性能开展了相关试验研究。试验结果表明,压降比仅与分流比相关,与入口流量、入口含油率(20%)、导流片结构无关;压降比与分流比的关系呈指数关系而非线性的。研究结果对新型油水分离器的工程设计和实际井下应用的自动控制具有重要意义。     

新型轴流式井下旋流油水分离器压降比性能研究

在室内试验装置上对轴流式井下旋流油水分离器的压降比性能开展了相关试验研究。试验结果表明,压降比仅与分流比相关,与入口流量、入口含油率（＜20％）、导流片结构无关;压降比与分流比的关系呈指数关系而非线性的。研究结果对新型油水分离器的工程设计和实际井下应用的自动控制具有重要意义。     

旋流—静态微泡柱分选方法及应用(之三) 射流微泡与管流矿化的研究

旋流—静态微泡柱分离方法采用射流充气方式,形成射流微泡。通过在气泡发生器后加一个矿化管段,形成了管流矿化。气泡发生器与矿化管段共同构成了旋流—静态微泡柱分离方法的管浮选装置。在完成充气的同时,管浮选装置主要用于矿化经过柱分离与旋流分离形成的循环中矿。1　射流充气原理与过程(图1)采用射流原理的气泡发生器结构包括:喷嘴、吸气室、喉管、喉管进口段、扩散管五部分。旋流—静态微泡柱分离方法采用循环矿浆(或入料原矿)作为射流工作介质,经过加压(压力在0.2MPa左右)的工作介质由喷嘴喷出后形成高速射流,其射流运动分成三部分:…     

螺旋式旋风分离器分离性能影响因素的数值分析

借助FULENT软件,对颗粒相的操作条件及螺旋式旋风分离器的几何参数与其分离性能的关系,进行了模拟研究,结果显示颗粒的初始位置、入射速度、颗粒粒径大小及分离器的排气管直径d1、阿基米德螺旋线系数κ、分离区高度h1均对其分离性能产生较大影响,而排气管高度h影响较小。     

我国最大的柱分选设备通过技术鉴定

20 0 0年 1月 2 0日 ,国家自然科学基金委员会组织有关专家 ,对“旋流 -静态微泡柱分离方法研究及 FCSMC- 30 0 0× 6 0 0 0旋流 -静态微泡浮选床研制”科技成果进行了技术鉴定。以王淀佐、余永富两位院士为主任委员的鉴定委员会认真听取了刘炯天博士等课题组成员所做的课题汇报 ,详细审查了鉴定资料 ,在充分讨论的基础上形成了鉴定意见 :1该课题选题的针对性强 ,既抓住该项技术发展的关键 ,又立足于解决当前经济发展的重大课题。 2把旋流分离、柱浮选、高度紊流矿化有机地结合起来 ,建立了以浮选柱为基本结构形式的微细物料分离与回收方…     

旋流—静态微泡柱分选方法及应用(之四)旋流力场分离与强化回收机制

综合力场分选是选矿研究与发展的一大趋势。对于微细颗粒体系 ,重—磁、重—浮、重—磁—浮各种方法的综合分选都取得了一定成效。煤泥的重—浮联合分选不仅具有较好的物质条件 (指煤泥的重选可选性组成与浮选可浮性组成的一致性 ) ,而且已有一定的产业化基础 (指煤泥浮选与煤泥旋流器分选的成功实践及所表现出的性能特点 )。由于煤泥旋流器分选的处理能力大 ,效率高 ;浮选柱在煤泥分选选择性方面具有优势 ,柱分选方法在将柱浮选与旋流分选结合的同时 ,还使得这种结合有序化。1　旋流力场的分离机理与效果1.1　旋流力场强化浮选的机理(1)旋…     

基于FLUENT的旋风分离器结构改进数值模拟

旋风分离器的结构影响着其分离效率和压力损失。从分离器的进料口、排气管、筒体长度这3个方面对分离器的结构进行改进,并针对分离器内的气相流动,选择RNGk-双方程湍流方程得到不同结构分离器内气相流场分布。模拟结果表明,选择180°蜗壳双进料口、增加排气管直径、加大排气管插入筒体的长度和增加筒体长度有利于优化分离器的分离性能。     

分离器改善轴流风机小流量工作特性研究

基于一直没有解决的轴流式通风机马鞍形特性曲线引起风机不稳定运行的问题,对叶片分离器和空气分离器两种被动控制方法对轴流风机马鞍形特性改善效果进行了详尽的试验研究。     

旋流器内部流场的数值模拟方法研究

旋流器以其操作简单,运行成本低,物理尺寸小等优点广泛应用于化工分离行业。其内部流场情况对其分离精度及分离效率起着关键作用,准确模拟该流场具有重要意义。流场变量梯度高、旋流特征强,尤其中心空气柱的存在增加了其数值模拟的不确定性。借助CFD(Computational Fluid Dynamics)软件,对75 mm经典旋流器系统地进行了气-液两相流非稳态数值模拟,研究了湍流模型,压力-速度耦合方式以及离散格式对旋流器内部流场计算结果的影响,并将其空气柱直径、切向速度以及轴向速度进行对比。结果表明:RSM(Reynolds Stress Model)湍流模型可以较为准确地预测旋流器流场,仅在空气柱附近区域预测的速度值偏低。RNG k-ε(RNG k-epsilon)、Realizable k-ε(Realizable k-epsilon)以及Standard k-ε(Standard k-epsilon)湍流模型预测的该流场与实际流场存在较大差异。其中,RNG k-ε模型误差较Realizable k-ε以及Standard k-ε模型稍低;QUICK与Second Order Upwind离散格式在预测旋流器内部流场时差别不大。Third-order MUSCL,Power Law以及First Order Upwind离散格式没有求解出流场中完整的空气柱;SIMPLE,PISO及Coupled三种压力-速度耦合方式对计算结果的影响不大,相比较而言SIMPLE算法为较适合计算旋流器流场的压力-速度耦合方式。Coupled较其他2种算法在溢流管段预测的空气柱直径偏大,速度偏小,部分锥段空气柱直径偏小,速度偏大。     

燃煤循环流化床锅炉中并联分离器的性能实验研究

劣质煤可用于循环流化床(CFB)燃烧。多个并联分离器布置的方式被广泛地应用于循环流化床锅炉实现气固分离,然而这种布置方式容易出现造成气固两相流的不均匀分布,以及并联分离器性能的差异。在300 MW循环流化床锅炉上开展了实验研究,对比了并联的3台分离器的压降、分离效率、以及其内的燃烧现象。研究发现,中间位置的分离器具有更大的压降以及更高的分离效率,这与中间分离器具有更大的烟气流率有关。而对比并联布置的返料阀和立管的压降发现中间分离器具有更小的颗粒流率,这不利于燃烧以及炉内脱硫。此外,由于不均匀的气固两相流,中间位置分离器内烟气温升明显高于两侧分离器。     

旋流微泡浮选柱中的旋流离心力场强化分选

简要介绍了旋流微泡浮选柱的工作原理,主要分析了该浮选柱中旋流离心力场的特点、细颗粒在离心力场中的浮选作用、离心力场对浮选选择性和浮选速度的影响。旋流微泡浮选柱引入旋流离心力场大大强化了对微细颗粒的分选效果。     

筛板充填浮选柱选矿应用及效果评价

说明筛板充填旋流静态微泡浮选柱在萤石矿分选的首次成功应用，分析了筛板在其中的作用，最后指出有必要进一步研究筛板在浮选柱中的流体力学性能与传质性能。     

运用CFD对Buell型旋风分离器的模拟分析

运用数值模拟方法计算了颗粒在旋风分离器中的运动轨迹,得到了不同粒级的颗粒分离效率和分离器总压降,并将分离效率计算结果与Barth经验模型,压降计算结果与Dirgo经验模型计算值进行比较,发现运用CFD模拟计算与经验模型结果基本一致,分离效率略低、压降比较吻合。同时发现不同粒径颗粒逃逸的主要途径不完全相同,在入口上方或下部进入的离子逃逸概率较高。研究结果还表明,应用计算流体力学来研究旋风分离器的分离性能方便可行。     

FCSMC-3000旋流浮选柱在西大滩洗煤厂的应用

介绍了FCSMC-3000旋流-静态微泡浮选柱的工作原理、主要性能,西大滩洗煤厂采用旋流-静态微泡浮选柱生产浮选精煤的实践表明,该系统投资少,设备运行可靠,电耗低,分选选择性好,适应性强,产品质量稳定。