水力旋流器是一種利用離心沉降原理將具有一定密度差或粒度差的兩相或多相混合物進(jìn)行分離或分級的設(shè)備,由于其具有結(jié)構(gòu)簡單、無運(yùn)動部件等諸多優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在了各個工業(yè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的固-液分離水力旋流器在分離大顆粒時具有較好的分離效果,但對于微細(xì)物料分離的研究仍處于探索階段,因此,亟需加強(qiáng)微細(xì)物料在小直徑水力旋流器中分離性能的研究。另外,水力旋流器分離效率的提高往往伴隨著能量損失的增大,過低的分離效率或過高的能耗都會導(dǎo)致其失去工業(yè)應(yīng)用價值。因此,研究設(shè)計(jì)出更為優(yōu)化的結(jié)構(gòu)以提高小直徑水力旋流器對微細(xì)顆粒的分離性能,已成為現(xiàn)階段水力旋流器應(yīng)用研究領(lǐng)域亟待解決的問題。本文以柱段直徑為50 mm的小直徑水力旋流器為研究對象,對棕剛玉和水的混合液進(jìn)行分離,針對水力旋流器入口氣體夾帶、錐體結(jié)構(gòu)以及溢流管結(jié)構(gòu)對水力旋流器固-液分離性能的影響開展了實(shí)驗(yàn)研究。研究內(nèi)容包括:（1）實(shí)驗(yàn)研究了氣體夾帶對水力旋流器固-液分離性能的影響,考察了入口通氣量大小對水力旋流器的分流比、分離效率及壓降的影響。研究結(jié)果表明:在不控制分流比的情況下,水力旋流器的分流比隨著入口液速的增大而逐漸減小;隨著氣體流量的增大,分流比呈現(xiàn)略微增大... 

【文章來源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)水力旋流器結(jié)構(gòu)示意圖

圖 1-2 水力旋流器內(nèi)部雙螺旋模型示意圖gure 1-2 Schematic diagram of double eddies model of hydrocycl流器結(jié)構(gòu)比較簡單，但其內(nèi)部呈非常復(fù)雜的強(qiáng)湍流三流、短路流、循環(huán)流、空氣柱等特征[42-44]。如圖 1-3入水力旋流器后會形成兩種同向的旋轉(zhuǎn)流動，即沿外旋流和順著內(nèi)層軌道螺旋線向上的內(nèi)旋流。外旋流一分：一部分在此處不變更流動方向，繼續(xù)螺旋向下運(yùn)在此處變更流動方向，轉(zhuǎn)而流向內(nèi)旋流。外旋流和內(nèi)因而流體在外旋流與內(nèi)旋流運(yùn)動的交匯處，軸向速度成的曲面就形成了零軸速包絡(luò)面（LZVV）。Kelsall的概念。Bradley 和 Pulling[46]利用染色的方法來研究 LZVV 的形狀和位置將直接影響水力旋流器的分離效

圖 1-3 液相運(yùn)動軌跡圖Figure 1-3 Trajectory of the fluid在水力旋流器頂蓋下部，由于螺旋向上的內(nèi)旋流沒有及時通過溢流口流出，部分流體在溢流管外壁和圓柱段邊壁之間循環(huán)流動。流體在溢流管底端沿著溢流管的外壁向上運(yùn)動，到達(dá)頂蓋后轉(zhuǎn)向運(yùn)動到靠近圓柱段筒壁處進(jìn)而向下運(yùn)動，最后再轉(zhuǎn)向運(yùn)動至靠近溢流管管壁的一側(cè)，如此往復(fù)，形成循環(huán)流。循環(huán)流可以促進(jìn)流體形成二次分離，有助于提高水力旋流器的分離性能。Kelsall[47]通過實(shí)驗(yàn)測出循環(huán)流的流量約占整個進(jìn)料流量的 20%至 30%，且循環(huán)流的流體中多為中等粒度的顆粒。循環(huán)流的產(chǎn)生會受到溢流管直徑和插入深度的影響，一定程度上代表著溢流管的排液能力。短路流包含有兩種形式，一種是頂蓋下短路流，如圖 1-3 所示；另一種為側(cè)壁短路流[48]。側(cè)壁短路流的存在可以使被短路的物料有機(jī)會二次返回到分離區(qū)中再進(jìn)行一次分離，因此側(cè)壁短路流對水力旋流器分離過程的副作用被有所削弱。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于顆粒運(yùn)動行為調(diào)控的旋流器分離過程研究及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[D]. 唐波.華東理工大學(xué) 2016
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碩士論文
[1]水—砂旋流器液固分離數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 王爽.武漢工程大學(xué) 2017
[2]小直徑水力旋流器分離性能的研究[D]. 王亞.河北工業(yè)大學(xué) 2017
[3]非牛頓流體固液兩相旋流分離機(jī)理研究[D]. 肖慧娜.西南石油大學(xué) 2016



本文編號：3523420