重介旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)對分離性能影響的數(shù)值研究.pdf

1、中國是煤炭生產(chǎn)和消耗最大的國家，煤炭的清潔利用已然成為人們關(guān)注的焦點之一。煤炭清潔的目的主要是提高煤炭質(zhì)量，在選煤過程中，去除煤炭中的不可燃材料以及其中對環(huán)境有害的成分，減少運輸和處理灰分的成本，因此煤炭的清潔對于環(huán)境的改善有著重大的意義。
　　近年來，一種結(jié)構(gòu)簡單、無運動部件、分選效率高的旋轉(zhuǎn)介質(zhì)分選設(shè)備—重介質(zhì)旋流器（Dense Medium Cyclone）逐漸普遍使用于現(xiàn)代選煤行業(yè)分選煤炭顆粒，該過程分選煤主要依靠旋流器內(nèi)

2、的離心力。在過去，很多學(xué)者通過實驗的方法來研究旋流器的分離性能，但是實際應(yīng)用中的重介質(zhì)旋流器體積較大，實驗方法需要較大的成本。所以現(xiàn)在人們采用微觀的數(shù)學(xué)模擬方法來研究重介質(zhì)旋流器的分離性能。文中運用計算流體力學(xué)（CFD）的方法對不同幾何結(jié)構(gòu)和不同安裝角度的重介質(zhì)旋流器內(nèi)的流場進行了模擬分析。
　　模擬首先以一定濃度空氣和混合液進料，通過雷諾應(yīng)力模型（RSM）和流體體積模型（VOF）描述各向異性的湍流和液相兩相的自由界面，得到空氣核

3、的初始位置以及初始速度的分布；其次對于不同大小的磁鐵礦顆粒，多相流模型由VOF變?yōu)榛旌隙嘞嗔髂Ｐ?，同時用粘度修正模型預(yù)測不同磁鐵礦顆粒的粘度分布，得到不同顆粒的密度、速度分布；最后利用拉格朗日追蹤模型LPT追蹤煤顆粒的流動特征，并用分配曲線、介質(zhì)分流比等描述重介質(zhì)旋流器的分離性能。
　　結(jié)果可知，漸開線式入口的重介質(zhì)旋流器分離性能較切線入口式更好；入口內(nèi)部較小重介質(zhì)旋流器可能偏差Ep值更低，更有利于細顆粒的分離；入口有傾斜重介質(zhì)旋

4、流器，會增大介質(zhì)流速，降低Ep值，不利于顆粒分離；溢流管和底流管直徑較大的重介質(zhì)旋流器，不利于細顆粒的分離，但可以結(jié)合改變旋流器圓柱段長度，改善旋流器的分離性能。當改變旋流器的安裝角度（-60°~90°），對直徑為1000mm的重介質(zhì)旋流器（DMC）進行氣-液-固的多相流動模擬。結(jié)果表明，安裝角度的不同，會影響DMC分離性能，當安裝角度從-60°增加到90°時，操作壓力顯著減小，密度偏差和溢流分流比都顯著增加，通過流場分析得出在安裝角度