重介旋流器结构参数对分离性能影响的数值研究

发布时间：2017-11-05 09:19

  本文关键词：重介旋流器结构参数对分离性能影响的数值研究

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【摘要】：中国是煤炭生产和消耗最大的国家,煤炭的清洁利用已然成为人们关注的焦点之一。煤炭清洁的目的主要是提高煤炭质量,在选煤过程中,去除煤炭中的不可燃材料以及其中对环境有害的成分,减少运输和处理灰分的成本,因此煤炭的清洁对于环境的改善有着重大的意义。近年来,一种结构简单、无运动部件、分选效率高的旋转介质分选设备—重介质旋流器(Dense Medium Cyclone)逐渐普遍使用于现代选煤行业分选煤炭颗粒,该过程分选煤主要依靠旋流器内的离心力。在过去,很多学者通过实验的方法来研究旋流器的分离性能,但是实际应用中的重介质旋流器体积较大,实验方法需要较大的成本。所以现在人们采用微观的数学模拟方法来研究重介质旋流器的分离性能。文中运用计算流体力学(CFD)的方法对不同几何结构和不同安装角度的重介质旋流器内的流场进行了模拟分析。模拟首先以一定浓度空气和混合液进料,通过雷诺应力模型(RSM)和流体体积模型(VOF)描述各向异性的湍流和液相两相的自由界面,得到空气核的初始位置以及初始速度的分布;其次对于不同大小的磁铁矿颗粒,多相流模型由VOF变为混合多相流模型,同时用粘度修正模型预测不同磁铁矿颗粒的粘度分布,得到不同颗粒的密度、速度分布;最后利用拉格朗日追踪模型LPT追踪煤颗粒的流动特征,并用分配曲线、介质分流比等描述重介质旋流器的分离性能。结果可知,渐开线式入口的重介质旋流器分离性能较切线入口式更好;入口内部较小重介质旋流器可能偏差Ep值更低,更有利于细颗粒的分离;入口有倾斜重介质旋流器,会增大介质流速,降低Ep值,不利于颗粒分离;溢流管和底流管直径较大的重介质旋流器,不利于细颗粒的分离,但可以结合改变旋流器圆柱段长度,改善旋流器的分离性能。当改变旋流器的安装角度(-60°~90°),对直径为1000mm的重介质旋流器(DMC)进行气-液-固的多相流动模拟。结果表明,安装角度的不同,会影响DMC分离性能,当安装角度从-60°增加到90°时,操作压力显著减小,密度偏差和溢流分流比都显著增加,通过流场分析得出在安装角度为10°左右时,流场稳定,可能偏差Ep值低,DMC分选效果更佳。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD94;TD45

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本文编号：1143582