起泡剂作用下单气泡运动特性实验研究

发布时间：2017-10-21 02:06

  本文关键词：起泡剂作用下单气泡运动特性实验研究

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【摘要】：旋流-静态微泡浮选柱以其分选粒度细、选择性好等优点已在选煤和选矿上广泛应用。在浮选过程中,空气以小气泡的形式分散在浮选系统中,作为载体,将粘附在其上的目的矿物带到液面,气泡的尺寸和运动规律将会直接影响到其携带矿物的能力,通常利用起泡剂来调节气泡的尺寸和稳定性。因此,有必要开展起泡剂作用下的气泡动力学特性研究,建立起泡剂用量与气泡运动规律之间的关系,为提高浮选效率提供理论基础。本文选取矿物浮选中常用的起泡剂仲辛醇作为研究对象,利用Kruss K100表面张力仪测定了不同浓度仲辛醇溶液的表面张力,然后使用OLYMPUS i-SPEED3高速动态摄像系统记录单气泡在仲辛醇溶液中的运动,最后采用i-SPEED Suite与Image-Pro Plus7.0软件处理得出气泡大小、形状、轨迹、坐标和上升速度等运动参数,基于实验数据得出了起泡剂对气泡大小、形状、轨迹、上升速度以及曳力等的影响机理。实验结果表明,起泡剂可以减小气泡大小,抑制气泡变形,增加气泡运动稳定性,降低气泡上升末速。起泡剂作用下,气泡在脱离针头后速度首先增加到最大值,然后经历减速达到末速,并且随着起泡剂浓度增加,气泡末速与最大速度之间的差值减小;气泡变形越大气泡的瞬时速度越高,当气泡接近球形时,瞬时速度最小;气泡运动达到末速后,瞬时速度的波动周期随着起泡剂的浓度增加而减小。实验中拍摄的气泡形状并不完全是椭圆形,本文不对气泡形状进行椭圆假设,而是利用气泡面积与周长表征气泡变形程度,并根据实验数据拟合得出气泡变形系数与表面张力、Eo、Re和We之间的计算公式,预测值与实验值的最大平均相对误差为2.07%;基于Mendelson速度公式,建立了适用于仲辛醇溶液环境的气泡运动速度的计算模型,预测值与实验值的最大平均相对误差为3.47%;基于Schiller-Nauman曳力模型,建立了预测气泡在起泡剂溶液中上升时的曳力系数计算模型,预测值与实验值的最大平均相对误差为4.16%,以上模型的建立可为浮选CFD计算提供基础。
【关键词】：单气泡 起泡剂 变形系数 速度 曳力模型
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD923.12
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 变量注释表15-17
• 1 绪论17-29
• 1.1 研究背景与意义17-18
• 1.2 起泡剂在浮选中的应用18-21
• 1.3 浮选气泡研究进展21-23
• 1.4 曳力系数定义及其研究现状23-27
• 1.5 本文研究内容及技术路线27-28
• 1.6 论文结构28-29
• 2 单气泡运动特性实验方法29-47
• 2.1 高速动态实验系统29-33
• 2.2 实验分析方法33-37
• 2.3 高速动态实验可信度验证37-41
• 2.4 实验操作过程41-46
• 2.5 实验误差分析46
• 2.6 本章小结46-47
• 3 实验结果分析47-66
• 3.1 起泡剂对气泡直径的影响47-50
• 3.2 起泡剂对气泡变形及轨迹的影响50-52
• 3.3 起泡剂对气泡运动速度的影响52-57
• 3.4 气泡瞬时速度分析57-60
• 3.5 气泡速度修正60-64
• 3.6 本章小结64-66
• 4 单气泡曳力模型修正66-79
• 4.1 气泡上升过程的受力分析与曳力计算66-67
• 4.2 无量纲参数分析67-68
• 4.3 变形系数计算68-72
• 4.4 曳力模型修正72-77
• 4.5 本章小结77-79
• 5 结论与展望79-81
• 5.1 结论79-80
• 5.2 展望80-81
• 参考文献81-85
• 作者简历85-87
• 学位论文数据集87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 黄建平;卢毅屏;赵刚;王德庭;钟宏;顾敏洲;刘广义;;浮选起泡剂及其研究新进展[J];金属矿山;2012年12期

2 刘炯天,王永田;自吸式微泡发生器充气性能研究[J];中国矿业大学学报;1998年01期

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本文编号：1070640