小直径水力旋流器固—液分离性能的实验研究
发布时间：2021-11-28 01:29
水力旋流器是一种利用离心沉降原理将具有一定密度差或粒度差的两相或多相混合物进行分离或分级的设备,由于其具有结构简单、无运动部件等诸多优点被广泛应用在了各个工业领域。传统的固-液分离水力旋流器在分离大颗粒时具有较好的分离效果,但对于微细物料分离的研究仍处于探索阶段,因此,亟需加强微细物料在小直径水力旋流器中分离性能的研究。另外,水力旋流器分离效率的提高往往伴随着能量损失的增大,过低的分离效率或过高的能耗都会导致其失去工业应用价值。因此,研究设计出更为优化的结构以提高小直径水力旋流器对微细颗粒的分离性能,已成为现阶段水力旋流器应用研究领域亟待解决的问题。本文以柱段直径为50 mm的小直径水力旋流器为研究对象,对棕刚玉和水的混合液进行分离,针对水力旋流器入口气体夹带、锥体结构以及溢流管结构对水力旋流器固-液分离性能的影响开展了实验研究。研究内容包括:（1）实验研究了气体夹带对水力旋流器固-液分离性能的影响,考察了入口通气量大小对水力旋流器的分流比、分离效率及压降的影响。研究结果表明:在不控制分流比的情况下,水力旋流器的分流比随着入口液速的增大而逐渐减小;随着气体流量的增大,分流比呈现略微增大...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统水力旋流器结构示意图
图 1-2 水力旋流器内部双螺旋模型示意图gure 1-2 Schematic diagram of double eddies model of hydrocycl流器结构比较简单，但其内部呈非常复杂的强湍流三流、短路流、循环流、空气柱等特征[42-44]。如图 1-3入水力旋流器后会形成两种同向的旋转流动，即沿外旋流和顺着内层轨道螺旋线向上的内旋流。外旋流一分：一部分在此处不变更流动方向，继续螺旋向下运在此处变更流动方向，转而流向内旋流。外旋流和内因而流体在外旋流与内旋流运动的交汇处，轴向速度成的曲面就形成了零轴速包络面（LZVV）。Kelsall的概念。Bradley 和 Pulling[46]利用染色的方法来研究 LZVV 的形状和位置将直接影响水力旋流器的分离效
图 1-3 液相运动轨迹图Figure 1-3 Trajectory of the fluid在水力旋流器顶盖下部，由于螺旋向上的内旋流没有及时通过溢流口流出，部分流体在溢流管外壁和圆柱段边壁之间循环流动。流体在溢流管底端沿着溢流管的外壁向上运动，到达顶盖后转向运动到靠近圆柱段筒壁处进而向下运动，最后再转向运动至靠近溢流管管壁的一侧，如此往复，形成循环流。循环流可以促进流体形成二次分离，有助于提高水力旋流器的分离性能。Kelsall[47]通过实验测出循环流的流量约占整个进料流量的 20%至 30%，且循环流的流体中多为中等粒度的颗粒。循环流的产生会受到溢流管直径和插入深度的影响，一定程度上代表着溢流管的排液能力。短路流包含有两种形式，一种是顶盖下短路流，如图 1-3 所示；另一种为侧壁短路流[48]。侧壁短路流的存在可以使被短路的物料有机会二次返回到分离区中再进行一次分离，因此侧壁短路流对水力旋流器分离过程的副作用被有所削弱。
【参考文献】：
期刊论文
[1]水力旋流器新型出口挡板结构对分离性能的影响[J]. 刘鸿雁,韩天龙,王亚,黄青山. 化工学报. 2018(05)
[2]水力旋流器溢流管结构对微细颗粒分离的影响[J]. 刘鸿雁,王亚,韩天龙,黄青山. 化工学报. 2017(05)
[3]新型溢流器高效回收钛白酸解尾渣中的钛[J]. 许妍霞,宋兴福,李宗云,唐波,于建国. 化工学报. 2016(10)
[4]气泡增强型水力旋流器的数值模拟研究[J]. 方相九,陈家庆,刘美丽,姬宜朋,孔祥功. 石油化工高等学校学报. 2016(02)
[5]水力旋流器在铁矿选矿中的应用及发展[J]. 张鹏飞,谢海云,陈禄政,李圆洪,丁超,童雄. 新型工业化. 2016(04)
[6]基于多相流模拟的水力旋流器内依赖于粒度的颗粒流动行为（英文）[J]. 崔瑞,王光辉,李茂林. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(07)
[7]分流比对旋流器油水分离性能影响的模拟研究[J]. 徐保蕊,蒋明虎,刘书孟,李广志,赵立新,蒋昌云. 化工机械. 2015(03)
[8]尾矿自压给矿脱水系统的设计[J]. 王德强,张万峰,侯仰令. 中国矿山工程. 2014(03)
[9]进口尺寸对旋转流场分离特征的影响[J]. 王剑刚,张艳红,白兆圆,黄聪,汪华林. 化工学报. 2014(01)
[10]焦化油品微旋流脱焦粉实验研究[J]. 李志明,杨强,沈其松,王剑刚,阎超,左鹏,汪华林. 石油学报(石油加工). 2012(06)
博士论文
[1]基于颗粒运动行为调控的旋流器分离过程研究及结构设计[D]. 唐波.华东理工大学 2016
[2]气体辅助细粒煤离心力场分选规律研究[D]. 刘爱荣.太原理工大学 2014
硕士论文
[1]水—砂旋流器液固分离数值模拟及结构优化[D]. 王爽.武汉工程大学 2017
[2]小直径水力旋流器分离性能的研究[D]. 王亚.河北工业大学 2017
[3]非牛顿流体固液两相旋流分离机理研究[D]. 肖慧娜.西南石油大学 2016
本文编号：3523420
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统水力旋流器结构示意图
图 1-2 水力旋流器内部双螺旋模型示意图gure 1-2 Schematic diagram of double eddies model of hydrocycl流器结构比较简单，但其内部呈非常复杂的强湍流三流、短路流、循环流、空气柱等特征[42-44]。如图 1-3入水力旋流器后会形成两种同向的旋转流动，即沿外旋流和顺着内层轨道螺旋线向上的内旋流。外旋流一分：一部分在此处不变更流动方向，继续螺旋向下运在此处变更流动方向，转而流向内旋流。外旋流和内因而流体在外旋流与内旋流运动的交汇处，轴向速度成的曲面就形成了零轴速包络面（LZVV）。Kelsall的概念。Bradley 和 Pulling[46]利用染色的方法来研究 LZVV 的形状和位置将直接影响水力旋流器的分离效
图 1-3 液相运动轨迹图Figure 1-3 Trajectory of the fluid在水力旋流器顶盖下部，由于螺旋向上的内旋流没有及时通过溢流口流出，部分流体在溢流管外壁和圆柱段边壁之间循环流动。流体在溢流管底端沿着溢流管的外壁向上运动，到达顶盖后转向运动到靠近圆柱段筒壁处进而向下运动，最后再转向运动至靠近溢流管管壁的一侧，如此往复，形成循环流。循环流可以促进流体形成二次分离，有助于提高水力旋流器的分离性能。Kelsall[47]通过实验测出循环流的流量约占整个进料流量的 20%至 30%，且循环流的流体中多为中等粒度的颗粒。循环流的产生会受到溢流管直径和插入深度的影响，一定程度上代表着溢流管的排液能力。短路流包含有两种形式，一种是顶盖下短路流，如图 1-3 所示；另一种为侧壁短路流[48]。侧壁短路流的存在可以使被短路的物料有机会二次返回到分离区中再进行一次分离，因此侧壁短路流对水力旋流器分离过程的副作用被有所削弱。
【参考文献】：
期刊论文
[1]水力旋流器新型出口挡板结构对分离性能的影响[J]. 刘鸿雁,韩天龙,王亚,黄青山. 化工学报. 2018(05)
[2]水力旋流器溢流管结构对微细颗粒分离的影响[J]. 刘鸿雁,王亚,韩天龙,黄青山. 化工学报. 2017(05)
[3]新型溢流器高效回收钛白酸解尾渣中的钛[J]. 许妍霞,宋兴福,李宗云,唐波,于建国. 化工学报. 2016(10)
[4]气泡增强型水力旋流器的数值模拟研究[J]. 方相九,陈家庆,刘美丽,姬宜朋,孔祥功. 石油化工高等学校学报. 2016(02)
[5]水力旋流器在铁矿选矿中的应用及发展[J]. 张鹏飞,谢海云,陈禄政,李圆洪,丁超,童雄. 新型工业化. 2016(04)
[6]基于多相流模拟的水力旋流器内依赖于粒度的颗粒流动行为（英文）[J]. 崔瑞,王光辉,李茂林. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(07)
[7]分流比对旋流器油水分离性能影响的模拟研究[J]. 徐保蕊,蒋明虎,刘书孟,李广志,赵立新,蒋昌云. 化工机械. 2015(03)
[8]尾矿自压给矿脱水系统的设计[J]. 王德强,张万峰,侯仰令. 中国矿山工程. 2014(03)
[9]进口尺寸对旋转流场分离特征的影响[J]. 王剑刚,张艳红,白兆圆,黄聪,汪华林. 化工学报. 2014(01)
[10]焦化油品微旋流脱焦粉实验研究[J]. 李志明,杨强,沈其松,王剑刚,阎超,左鹏,汪华林. 石油学报(石油加工). 2012(06)
博士论文
[1]基于颗粒运动行为调控的旋流器分离过程研究及结构设计[D]. 唐波.华东理工大学 2016
[2]气体辅助细粒煤离心力场分选规律研究[D]. 刘爱荣.太原理工大学 2014
硕士论文
[1]水—砂旋流器液固分离数值模拟及结构优化[D]. 王爽.武汉工程大学 2017
[2]小直径水力旋流器分离性能的研究[D]. 王亚.河北工业大学 2017
[3]非牛顿流体固液两相旋流分离机理研究[D]. 肖慧娜.西南石油大学 2016
本文编号：3523420
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