中心插入物结构对水力旋流器内流场及分离性能影响的研究
发布时间：2022-01-07 19:47
水力旋流器是利用离心力场进行两相流体分离的有效分离设备,如今已被广泛应用于石油、化工、冶金、矿业、食品、农业、环保等诸多领域。考虑到空气柱的不利影响,研究学者提出在旋流器轴心处安装中心棒结构的方法来消除空气柱,提高分离效率,并通过实验验证了此设想的可行性。不过,对于此类中心插入物结构的研究,目前仅从旋流器分离性能的指标来研判此类中心插入物结构对旋流器分离效果的影响,并没有对此类中心插入物结构旋流器内流场特性有充分的认识。本文利用计算流体动力学软件ANSYS Fluent 15.0,通过选择合适的计算模型及边界条件对中心棒、中心锥、中心渐扩导管和中心固体粗棒四种中心插入物结构水力旋流器内多相流流场进行数值模拟,分析了中心插入物结构对旋流器内流场参数以及分离性能的影响,并通过分析颗粒在中心插入物结构内表面以及具有中心插入物结构水力旋流器内壁面的体积分布情况,找出中心插入物结构和具有中心插入物结构水力旋流器内壁的磨损规律。模拟结果表明,与普通型水力旋流器相比,添加中心插入物结构能够提高旋流器内流场的稳定性并有利于提高旋流器的分离性能,不过,添加中心插入物结构后水力旋流器锥体部分壁面的磨损程度...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 文献综述
1.1 概述
1.2 水力旋流器工艺参数
1.2.1 旋流器柱体直径及高度
1.2.2 给矿口直径
1.2.3 溢流管直径及插入深度
1.2.4 底流口直径
1.2.5 锥体锥角
1.2.6 给矿压力
1.2.7 给矿浓度
1.3 水力旋流器内流体运动的基本形式
1.4 水力旋流器内空气柱的研究
1.5 水力旋流器磨损研究
1.6 研究目的及内容
1.6.1 研究目的
1.6.2 研究内容
第2章 水力旋流器内多相流模拟与控制方程的选择
2.1 湍流模型选择
2.1.1 标准k-ε模型
2.1.2 重整化群k-ε模型(RNG k-ε模型)
2.1.3 可实现k-ε模型(Realizable k-ε模型)
2.1.4 雷诺应力模型(RSM)
2.2 多相流模型选择
2.3 控制方程的描述
2.3.1 质量守恒控制方程
2.3.2 动量守恒控制方程
2.3.3 多相流的求解
2.3.4 雷诺应力的求解
2.4 物理模型
2.5 网格划分
2.6 边界条件设置
2.7 求解方法
2.8 可靠性验证
2.9 本章小结
第3章 不同中心插入物结构对旋流器内流场参数的影响
3.1 压力分布
3.2 切向速度分布
3.3 轴向速度分布
3.4 循环流与短路流
3.5 本章小结
第4章 不同中心插入物结构对旋流器内颗粒体积分布及分级效率的影响
4.1 中心插入物结构对不同粒度颗粒体积分布的影响
4.2 颗粒对中心插入物结构的磨损结果分析
4.3 不同中心插入物结构水力旋流器内壁磨损结果分析
4.4 不同中心插入物结构水力旋流器对分级效率的影响
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]溢流管直径对旋流器流场和分离影响研究[J]. 徐冬林,王长艳,傅国辉,张旭,魏德洲. 矿产保护与利用. 2019(01)
[2]中心锥结构对水力旋流器内流场及分离效率影响的研究[J]. 周嘉钰,鄢曙光,熊攀,刘玮寅,鲁聪. 矿产保护与利用. 2018(06)
[3]水力旋流器在海洋石油平台污水处理系统中的应用[J]. 芦存财. 石油和化工设备. 2018(07)
[4]旋流器空气柱特性的研究[J]. 方勇,袁惠新,华炜杰,付双成,李双双. 食品工业. 2018(01)
[5]底流口直径对固液分离旋流器壁面磨损的影响[J]. 殷伟伟,范凤山,袁惠新,未莉莉. 食品工业. 2017(11)
[6]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[J]. 吕秀丽. 选煤技术. 2017(05)
[7]水力旋流器新型出口挡板结构对分离性能的影响[J]. 刘鸿雁,韩天龙,王亚,黄青山. 化工学报. 2018(05)
[8]物性参数对旋流器壁面磨损的数值模拟研究[J]. 袁惠新,张衍,吕凤霞,殷伟伟. 食品工业. 2017(04)
[9]中心锥对水力旋流器性能影响[J]. 张恒,王卫兵,冯静安,张亭,应锐. 矿业研究与开发. 2016(08)
[10]涡流板式动态旋流除砂器的研制[J]. 姜建胜. 云南化工. 2016(02)
博士论文
[1]双锥旋流器内流场与颗粒运动模拟及其工业应用研究[D]. 崔瑞.武汉科技大学 2015
硕士论文
[1]水力旋流器内多相流动分离机制的计算研究[D]. 蔡圃.兰州大学 2014
[2]水力旋流器气液固流场的数值模拟[D]. 张静.天津大学 2010
本文编号：3575157
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 文献综述
1.1 概述
1.2 水力旋流器工艺参数
1.2.1 旋流器柱体直径及高度
1.2.2 给矿口直径
1.2.3 溢流管直径及插入深度
1.2.4 底流口直径
1.2.5 锥体锥角
1.2.6 给矿压力
1.2.7 给矿浓度
1.3 水力旋流器内流体运动的基本形式
1.4 水力旋流器内空气柱的研究
1.5 水力旋流器磨损研究
1.6 研究目的及内容
1.6.1 研究目的
1.6.2 研究内容
第2章 水力旋流器内多相流模拟与控制方程的选择
2.1 湍流模型选择
2.1.1 标准k-ε模型
2.1.2 重整化群k-ε模型(RNG k-ε模型)
2.1.3 可实现k-ε模型(Realizable k-ε模型)
2.1.4 雷诺应力模型(RSM)
2.2 多相流模型选择
2.3 控制方程的描述
2.3.1 质量守恒控制方程
2.3.2 动量守恒控制方程
2.3.3 多相流的求解
2.3.4 雷诺应力的求解
2.4 物理模型
2.5 网格划分
2.6 边界条件设置
2.7 求解方法
2.8 可靠性验证
2.9 本章小结
第3章 不同中心插入物结构对旋流器内流场参数的影响
3.1 压力分布
3.2 切向速度分布
3.3 轴向速度分布
3.4 循环流与短路流
3.5 本章小结
第4章 不同中心插入物结构对旋流器内颗粒体积分布及分级效率的影响
4.1 中心插入物结构对不同粒度颗粒体积分布的影响
4.2 颗粒对中心插入物结构的磨损结果分析
4.3 不同中心插入物结构水力旋流器内壁磨损结果分析
4.4 不同中心插入物结构水力旋流器对分级效率的影响
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]溢流管直径对旋流器流场和分离影响研究[J]. 徐冬林,王长艳,傅国辉,张旭,魏德洲. 矿产保护与利用. 2019(01)
[2]中心锥结构对水力旋流器内流场及分离效率影响的研究[J]. 周嘉钰,鄢曙光,熊攀,刘玮寅,鲁聪. 矿产保护与利用. 2018(06)
[3]水力旋流器在海洋石油平台污水处理系统中的应用[J]. 芦存财. 石油和化工设备. 2018(07)
[4]旋流器空气柱特性的研究[J]. 方勇,袁惠新,华炜杰,付双成,李双双. 食品工业. 2018(01)
[5]底流口直径对固液分离旋流器壁面磨损的影响[J]. 殷伟伟,范凤山,袁惠新,未莉莉. 食品工业. 2017(11)
[6]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[J]. 吕秀丽. 选煤技术. 2017(05)
[7]水力旋流器新型出口挡板结构对分离性能的影响[J]. 刘鸿雁,韩天龙,王亚,黄青山. 化工学报. 2018(05)
[8]物性参数对旋流器壁面磨损的数值模拟研究[J]. 袁惠新,张衍,吕凤霞,殷伟伟. 食品工业. 2017(04)
[9]中心锥对水力旋流器性能影响[J]. 张恒,王卫兵,冯静安,张亭,应锐. 矿业研究与开发. 2016(08)
[10]涡流板式动态旋流除砂器的研制[J]. 姜建胜. 云南化工. 2016(02)
博士论文
[1]双锥旋流器内流场与颗粒运动模拟及其工业应用研究[D]. 崔瑞.武汉科技大学 2015
硕士论文
[1]水力旋流器内多相流动分离机制的计算研究[D]. 蔡圃.兰州大学 2014
[2]水力旋流器气液固流场的数值模拟[D]. 张静.天津大学 2010
本文编号：3575157
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