三产品旋流分级筛返流调控机制研究

发布时间：2020-09-25 17:09

　　三产品旋流分级筛作为一种新型高效的细粒煤分级设备,具有十分重要的研究价值和应用前景。本文针对三产品旋流分级筛内部流场中所出现的“返流”现象进行研究,详细阐述“返流”现象的特性。并通过调整三产品旋流分级筛的结构参数来分析这些参数对“返流”的影响,以期削弱“返流”现象带来的影响,实现对“返流”的调控,为后续设备结构优化提供理论依据。本论文首先查阅文献,选取可能影响三产品旋流分级筛“返流”的因素,通过对这些因素逐个分析,为后面选取特定的结构参数进行单因素试验打下研究基础。使用Solidworks软件建立三产品旋流分级筛三维模型后,用ICEM软件对画好的三维模型进行网格划分,再将网格信息导入到FLUENT进行前处理。对FLUENT进行设置,包括网格质量的检查与优化、计算模型的选择、流体物性的选择、边界条件的设定、求解器设置和解的执行等,最后完成对三产品旋流分级筛内部流场模型的建立。通过改变三产品旋流分级筛的中心管内径、外径和锥比这三个参数,用数值模拟方法来研究这些参数对“返流”的影响规律和调控作用。当增大三产品旋流分级筛的中心管的内径,返流在轴向上出现的位置变晚,返流区域减小,有利于削弱“返流”;当增加三产品旋流分级筛中心管的外径,返流在轴向上出现的位置变早,返流区域增大,筛下流量逐渐变小;当减小三产品旋流分级筛的锥比时,在一定程度上能够削弱“返流”,减少返流区域,同时对溢流、筛下、底流三个出口流量的组成有很大的影响作用,大大降低了底流口的出料量。本文还利用计算流体动力学软件分析了不同结构参数条件下,三产品旋流分级筛内压力场、速度场的特点。本文的研究成果为进一步研究三产品旋流分级筛内部流场提供了一个新的视角,为后续对“返流”的研究提供了参考,为三产品旋流分级筛结构优化和工艺调整提供理论指导。
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TD45
【部分图文】：

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管 3-柱段筒体 4-柱段筛网 5-台锥形筛网 6-锥图 2-1 三产品旋流分级筛的结构组成ure 2-1 Structure of three-product cyclone classificat级筛的工作原理：矿浆由给料管以一定的速离心力的作用下矿浆沿导向筒筒体边壁做旋矿浆进入筛网段，由于筛条的切割作用和筛层流状态，使得透筛颗粒伴随大量液流进入；未透筛矿浆继续以螺旋流形式进入锥段，分流体由于结构断面的缩小，流速增加，在下，内层矿浆的运动方向发生改变，形成自上运动形成内旋流，由溢流管排出；剩余矿处，继续向下运动的过程中，在锥段筛网筛后为锥段筛下产品，从而再一次减少外旋流排出成为底流。流分级筛流体运动形式和透筛理论

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8部流体运动的主要形式有：内旋流、外旋流、短路流、循环流，存在零速包络面和空气柱。如图2-2为三产品旋流分级筛内流模型图。图 2-2 三产品旋流分级筛内流体模型图Figure 2-2 Fluid model in three-product cyclone classification screen（1）双螺旋模型内旋流和外旋流是水力分级旋流器流体运动的基本形式。它们的旋转方向相同，但其运动方向相反[40]。在一定的压力下矿浆给入三产品旋流分级筛，在其内部做回旋运动，粗颗粒受到离心力作用被抛至筛网上，并沿筛网做螺旋线向下运动流至底流口；细颗粒向筛网运动相对速度较小，被向中心管流动的液体携带沿螺旋线向上运动形成溢流，两大基本流动内旋流和外旋流构成了经典的双螺旋模型。而三产品旋流分级筛相对于水力旋流器不同点则是增加了在筛网外侧的筛下流，颗粒在外旋流的过程中有部分透筛。（2）短路流和循环流1959年，Brdley和Pulling用流动显形法证明了水力旋流器内部短路流及循环流的存在

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由于计算流体力学提供了廉价的模拟、设计和优化的工具，以及提供了分析处理三维复杂流动的工具，较之于试验，它具有费用少、流场无干扰、选取参数无限制的特点[50]，因此应用 CFD 软件模拟三产品旋流分级筛的内部流场具有很大的优越性。2.2.2 FLUENT 简介FLUENT 是目前国际上比较流行的商用 CFD 软件包，具有丰富的物理模型、先进的数值计算方法和强大的后处理功能，得到广泛的应用。FLUENT 不仅可以作为一个研究工具，而且还可以作为设计工具，在水力工程、土木工程、石油工程、天然气工程、环境工程、食品工程和海洋结构工程等领域发挥着重要的作用。FLUENT 模拟方法是计算机科学、数值分析学、计算流体动力学等学科发展的结果。这种模拟是基于计算流体动力学（CFD）的原理，用 FLUENT 软件进行数值模拟的方法和步骤，如图 2-3 所示：

【参考文献】