重介质旋流器结构优化与流场模拟的研究

发布时间：2020-07-24 01:07

【摘要】：选煤技术在我国煤炭资源的高效利用中起到关键的作用,到2020年原煤的入洗率将提高到80%以上。在众多的选煤方法中,重介质选煤的应用最广泛,其分选原理简单、分选效率比其他分选设备要高、设备所占空间较小,并且可以实现连续操作,越来越受到市场的认同。作为核心设备的传统重介质旋流器技术在大型化等方面近几年有了突飞猛进的进展,但就其自身而言,从结构设计上对物料的分选还存在一些问题:旋流器工作时,旋流器内部存在一个不断摆动的空气柱,既影响分选精度又消耗大量的能量。旋流器运行时,由于沿轴向内外螺旋流的存在,零速包络面非常不稳定,从而造成零速包络面附近物料的堆积,产生颗粒滞留波动的现象,严重影响产品的分选精度。现有的旋流器技术中,分布流场存在偏心现象,一定程度上增加了能耗,也降低了分选精度等。传统旋流器的工作原理决定了这些技术难题的必然存在,从根本上限制了传统重介质旋流器技术向低能耗、高效化发展,现有旋流器的发展几乎已处于停滞状态,研究突破性的新型旋流器势在必行。本文利用FLUENT软件对旋流器内部流场进行数值模拟,可以清晰直观地反映物料颗粒在旋流器内部的运动情况,而且在FLUENT软件中可以方便地设置各类参数,以便达到预期的效果。通过数值模拟,能使我们更加直观地理解各种参数的设定对模拟结果的影响,为后期的试验验证和流体运动规律研究提供指导,大大节约了试验时间和成本。本文从传统旋流器的分离理论入手,针对传统旋流器内部流场的不稳定性及内部空气柱的能量损失等不足,突破传统的旋转流分离理论,探索出新型结构的重介质旋流器,由于高精度、低能耗的稳定流场结构,不仅提高了分选效率还大大降低了能耗。通过实验室试验研究,验证了数值模拟的结论,由于新型旋流器中湍流混合的减少,分离精度得到改善,分选细粒煤(-2mm)得到的可能偏差E_P值为0.04。设计的新型旋流器其分选密度能够直接监测,因为它在数值上近似等于溢流密度。由于入料密度远高于分选密度,悬浮液稳定性差的问题得以减轻或消除。由于独特的中心管设计,旋流器内部物料的滞留波动现象得以减轻。
【学位授予单位】：煤炭科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD45
【图文】：

图 1.1 DSM 型重介质旋流器 图 1.2 DWP 圆筒形重介质旋流器Fig.1.1 DSM heavy medium cyclone Fig.1.2 DWP cylindrical heavy mediumcyclone纵观旋流器的研发过程，我们不难发现其直径越来越大，处理能力也在逐

图 1.1 DSM 型重介质旋流器 图 1.2 DWP 圆筒形重介质旋流器Fig.1.1 DSM heavy medium cyclone Fig.1.2 DWP cylindrical heavy mediumcyclone纵观旋流器的研发过程，我们不难发现其直径越来越大，处理能力也在逐

图 1.3 ΓT-3/80 型重介质旋流器 图 1.4 ΓT-3/50 型重介质旋流器Fig.1.3 ΓT-3/80 heavy medium Fig.1.4 ΓT-3/50 heavy mediumcyclone cyclone位于南非的多数洗煤厂对大处理量的旋流器需求量十分大，将它们作为主

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本文编号：2768088