入口结构及涡核破碎翼对重介质旋流器内部旋转流场和性能的影响研究

发布时间：2021-12-02 12:53

　　我国是煤炭储存和消费大国,煤炭的清洁生产对环境至关重要。近20年来,重介质旋流器（Dense Medium Cyclone,DMC）因具有设备占地面积小、本身无运动部件、分选效率高、处理量大等优点,被广泛应用于煤矿分选过程中。DMC能提升煤的分选效率并有效去除杂质,提高煤产品的质量,减少煤燃烧产生的SOx、NOx等污染物,降低对大气环境的污染。大直径重介质旋流器工业应用广泛,对其几何结构进行优化具有十分重要的研究意义。本文拟从蜗壳入口结构及涡核破碎翼结构入手,对大直径DMC结构进行优化。用于研究DMC的方法包括实验和数值模拟,考虑到实验研究所需成本较大,本文拟采用计算流体力学（CFD）方法对蜗壳入口结构DMC及内置涡核破碎翼结构DMC进行数值模拟研究。研究过程中,多相流模型（Mixture）被用来模拟重介质和空气柱,雷诺应力模型（RSM）被用来模拟流场的湍流运动,拉格朗日追踪模型（LPT）被用来追踪流场中颗粒的运动,并通过CFD软件二次开发输出颗粒受力数据,另有粘度模型被用来修正重介质悬浮液的粘度。这些模型经实验数据与模拟结果的对比验证,随后用来研究入口蜗壳包角、入料压头及涡核破碎翼对... 

【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

重介质旋流器工作机理图

图 1-2 技术路线图1.5 论文提纲论文围绕研究路线展开论述，共分为六个章节。第一章——绪论。本章节先阐明了重介质旋流器的研究背景和研究意义，随后介绍了重介质旋流器选煤的基础理论和工作机理。基于此，明确了本文研究目的和研究内容，对技术路线进行了设计。第二章——重介质旋流器研究综述。该章节按时间序列对重介质旋流器在国内外的发展历程进行了简要介绍，就国内外学者的研究进展进行阐述。随后，对当前重介质旋流器的多相流研究现状和几何结构研究现状做文献综述，明确本文研究要点。第三章——重介质旋流器模拟方法和模型介绍，确定数值模拟的整体过程。设计不同蜗壳包角 DMC、内置涡核破碎翼的 DMC，完成网格绘制以及确定模拟条件。基于实验和数值模拟结果对比，对模型进行验证，随后采用 CFD 方法完

确定了本课题中重介质旋流器的性能优化研究内容及几何结构参数设定；最后，就数值模拟的研究结果进行验证，确定仿真模型的可靠性。3.1 模型建立考虑到重介质旋流器中流场的复杂性，模拟过程分为三步，如图 3-1 所示。第一步计算中涉及到气液两相，即入口固定密度混合液以及空气两相；其中湍流流场的模拟采用雷诺应力模型（RSM），而混合液和空气的气液两相自由界面的模拟则采用流体体积模型（VOF）。经由这一阶段的模拟，可获取空气柱（空气体积分数大于 90%的区域）的初始位置以及初始流场速度分布。第二步的计算中，在水气两相计算的基础上，另加了八种颗粒相来模拟重介质中包含的八种不同粒径的磁铁矿、非磁铁矿颗粒的运动。选择 Mixture 多相流模型代替 VOF 模型，模拟气液固多相流场，其中粘度模型被来修正重介质悬浮液的粘度。在这一步计算中，重介质旋流器中流场的密度分布、溢流分流比、压头、密度偏差等信息能够获得。


本文编号：3528482