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。     

复合曲线型进料体旋流器数值分析和试验性能探究

水力旋流器是一种常见的固液分离设备,但由于其自身结构的限制,致使旋流器分级精度不高。进料体作为多相流进入旋流器的首要通道,对旋流器分级性能有着重要影响,但进料体内高湍流场引起的湍流扩散以及颗粒间的相互碰撞挤压造成的颗粒分级精度低等问题亟待解决。因此,本文设计了一种复合曲线式进料体结构旋流器,通过对进料体内部流场和颗粒运动调控,降低细颗粒进入底流的比例,从而达到提高分级精度的目的。采用数值分析法探究了直线式进料体、渐开线式进料体、涡状线式进料体、直线导流式进料体以及复合曲线式进料体五种进料体结构旋流器内的流场特性和分级性能特性,突出了复合曲线式进料体旋流器的优越性,分别从压力场、速度场、分级效率等方面进行了全方位探究,最后对其进行了试验探究。结果表明：复合曲线式进料体结构相比于其它进料体结构具有更好的细颗粒分级性能,且内部流场更加稳定,同时等压面分布呈规律性变化,颗粒运动更加平稳。复合曲线式进料体的切向速度明显高于其它进料体结构,颗粒获得更大离心推动力,颗粒更易分级。通过试验探究发现,复合曲线式进料体旋流器的质效率为46.32%,比常规进料体质效率提高了7.32%,复合曲线式型底流中-24μm颗粒含量比常规型降低了15.07%。溢流中-24μm颗粒含量比常规型提高了3.39%,颗粒分级精度大幅提升。