基于数值模拟的离心浮选机结构优化研究

发布时间：2017-05-27 08:24

  本文关键词：基于数值模拟的离心浮选机结构优化研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：自吸式离心浮选机突破了传统机械搅拌浮选的设计,该机充分发挥了湍流射流,综合了离心力、重力场等多力场作用,在入料形式、矿浆内充气形式、气泡的矿化方式以及浮选机内流体流态等方面具有一定特色,在细粒煤颗粒快速高效分选方面获得突破。自吸气式离心浮选机的设计,符合“动态矿化、静态浮选”的理念,在工业应用与生产中获得了较好的性能指标。离心力场中浮选机包含多类矿化方式,有效地提高了微细颗粒的分选效率。近些年,国内外科研从业者对离心浮选机进行了初步研究工作,并逐步进行了推广,目前已应用于金属和非金属矿物的回收,水净化、医药、环保等领域。本文应用STAR CCM+对离心浮选机整机流场进行CFD数值模拟研究与分析,同时对气泡发生器进行了结构优化,得到了各组条件下的速度、压力场、气液相含率分布、湍动强度分布以及吸气量等重要参数和分布规律。模拟结果表明:环形给料槽各出口的流量和压力保持均一状态,利于矿浆和泡沫层的稳定;气泡发生器由于混合室、喷嘴、喉管等结构原因,存在能量损失与气液混合效率等问题;浮选槽外筒体存在较大的速度梯度,沿径向向内,速度从7-8m/s降至内壁面1m/s以下,易引起偏流及液面翻花现象;切向入料后,外筒体的矿化气体弥散程度较低,随Z轴升高,均一度有所上升。通过对不同结构的导流装置的模拟分析得知,当增加旋转挡板或导流板时,可有效减小外筒体速度梯度,并提高入料初始阶段的气体均一度;而当增加垂直挡板时,则增大了精矿流失率。对气泡发生器不同参数结构的流场数值模拟,结果表明:其它参数不变,吸气量和喉管湍动能随喷嘴直径增大而减小,当直径为19mm时效果较好;吸气量和喉管处负压值随面积比增大呈减小趋势,扩散管出口速度在面积比为3.57时出现峰值,最佳面积比为3.57。对离心浮选机和气泡发生器的数值模拟,为结构优化提供了依据。
【关键词】：离心浮选机 气泡发生器 喷嘴 面积比 结构优化 数值模拟
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD456
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 浮选机的分类及研究现状11-18
• 1.2.1 机械搅拌式浮选机研究现状12-14
• 1.2.2 浮选柱研究现状14-15
• 1.2.3 离心力场浮选机的研究进展15-18
• 1.3 浮选机流场数值模拟研究现状18-20
• 1.4 本文的研究内容20-22
• 第二章 计算流体动力学（CFD）简介和STAR CCM+软件介绍22-30
• 2.1 计算流体动力学理论概述22-24
• 2.2 计算流体动力学的特点24-26
• 2.3 流场的数值算法与湍流求解的算法26-28
• 2.3.1 流场数值计算主要方法26
• 2.3.2 湍流的数值计算方法26-28
• 2.4 STAR CCM+软件介绍28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 离心浮选机结构优化的数值模拟30-48
• 3.1 离心浮选机流场数值求解的前处理与设置30-33
• 3.1.1 几何结构和网格模型的建立30-31
• 3.1.2 物理模型和数值方法的选择31
• 3.1.3 求解器的选择31-32
• 3.1.4 湍流模型的选择32
• 3.1.5 物性参数的设置32
• 3.1.6 初始条件和边界条件的设定32-33
• 3.2 离心浮选机流场的数值模拟及结果分析33-40
• 3.2.1 环形给料槽部分流场分析33-35
• 3.2.2 气泡发生器结构流场分析35-36
• 3.2.3 浮选机筒体流场分析36-40
• 3.3 浮选机外筒体结构优化模拟及分析40-44
• 3.4 浮选机设计原则44-45
• 3.5 本章小结45-48
• 第四章 气泡发生器结构优化数值模拟结果及分析48-60
• 4.1 气泡发生器物理模型的建立48-49
• 4.2 气泡发生器网格的划分49-50
• 4.3 数值方法和边界条件的选取50-51
• 4.4 数值模拟结果分析51-57
• 4.4.1 喷嘴直径对气泡发生器流场影响的数值模拟及分析51-54
• 4.4.1.1 气泡发生器喷嘴直径对吸气量的影响51-52
• 4.4.1.2 气泡发生器喷嘴直径对出口速度的影响52-53
• 4.4.1.3 气泡发生器喷嘴直径对湍流程度的影响53-54
• 4.4.2 面积比对气泡发生器流场影响的数值模拟及分析54-57
• 4.4.2.1 气泡发生器面积比对吸气量的影响54-55
• 4.4.2.2 气泡发生器面积比对出口速度的影响55-56
• 4.4.2.3 气泡发生器面积比对喉管压力的影响56-57
• 4.5 本章小结57-60
• 第五章 结论与展望60-62
• 5.1 本文结论60-61
• 5.2 不足与展望61-62
• 参考文献62-66
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果66-68
• 致谢68

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  本文关键词：基于数值模拟的离心浮选机结构优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：399375