碳化硅微粒的水力溢流分級(jí)過程的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)對(duì)碳化硅顆粒的要求朝著小粒徑、窄粒級(jí)的方向發(fā)展,工業(yè)上對(duì)分級(jí)機(jī)的要求也越來越高。水力溢流分級(jí)機(jī)是目前碳化硅顆粒分級(jí)普遍采用的濕法分級(jí)設(shè)備,對(duì)其進(jìn)行研究,弄清它的工作原理和設(shè)備參數(shù)及操作參數(shù)對(duì)分級(jí)機(jī)分級(jí)效果的影響規(guī)律,對(duì)優(yōu)化分級(jí)機(jī)的結(jié)構(gòu),提高分級(jí)效率具有重要的意義。
　　 本文采用數(shù)值模擬的方法,利用Fluent軟件對(duì)碳化硅顆粒在連續(xù)進(jìn)料型、半連續(xù)進(jìn)料型和帶內(nèi)溢流的這三種水力溢流分級(jí)機(jī)內(nèi)的分級(jí)過程進(jìn)行了模擬,得到了分級(jí)

2、機(jī)內(nèi)的流場信息以及設(shè)備參數(shù)和操作參數(shù)對(duì)分級(jí)性能的影響規(guī)律,為分級(jí)機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了一定的理論依據(jù)。
　　 1.采用κ-ω模型模擬連續(xù)進(jìn)料型水力溢流分級(jí)機(jī)內(nèi)液相流場,用VOF模型模擬溢流面,用拉格朗日隨機(jī)軌道模型預(yù)測(cè)顆粒的分級(jí)情況。應(yīng)用建立的模型模擬了碳化硅顆粒(粒徑范圍在0.5-100μm)在筒徑為1.8m的連續(xù)進(jìn)料型水力溢流分級(jí)機(jī)內(nèi)的分級(jí)過程,并計(jì)算考察了連續(xù)進(jìn)料型水力溢流分級(jí)機(jī)的筒徑、圓柱部分高度、圓錐部分高度和進(jìn)口水流速度

3、對(duì)分級(jí)過程的影響規(guī)律,獲得結(jié)論如下:
　　 (1)計(jì)算得到了分級(jí)機(jī)內(nèi)液相流場的分布規(guī)律以及顆粒在分級(jí)機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,發(fā)現(xiàn)流體在分級(jí)機(jī)內(nèi)存在嚴(yán)重的回流現(xiàn)象,顆粒在分級(jí)機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)過程包括上升流和溢流兩個(gè)階段,顆粒的分級(jí)主要發(fā)生在溢流段。
　　 (2)結(jié)果證明增大筒徑和降低進(jìn)口流速有利于顆粒的沉降,分割粒徑減小;分割粒徑隨圓柱部分高度和圓錐部分高度變化很小,可以忽略。
　　 (3)利用Stokes理論和模擬結(jié)果,推導(dǎo)了

4、連續(xù)進(jìn)料型水力溢流分級(jí)機(jī)的分割粒徑的計(jì)算公式,并對(duì)公式進(jìn)行因次分析,得到了計(jì)算切割粒徑的無因次方程:[dp50/d]2=14.22×Frin/Rein·ρl/ρs-ρl·[d/D]2
　　 同時(shí)利用Plitt效率曲線模型和模擬結(jié)果,計(jì)算了不同條件下參數(shù)m的值。發(fā)現(xiàn)m值隨著圓柱部分直徑、圓柱部分高度、圓錐部分高度和進(jìn)口速度值的增大先增加后減小,這說明以上四個(gè)變量都存在最優(yōu)值使分級(jí)精度最高。
　　 2.采用κ-ω和Mixtu

5、re模型模擬了碳化硅顆粒(粒徑范圍為2.47-17.75μm)在筒徑均為1.8m的半連續(xù)進(jìn)料型水力溢流分級(jí)機(jī)和帶內(nèi)溢流水力溢流分級(jí)機(jī)內(nèi)的分級(jí)過程,計(jì)算了這兩種分級(jí)機(jī)不同分級(jí)時(shí)間下沉降顆粒和溢流顆粒的粒徑分布情況,另外還考察了水流量、筒徑和錐角對(duì)半連續(xù)進(jìn)料型水力溢流分級(jí)機(jī)的分級(jí)性能的影響規(guī)律,得到結(jié)論如下:
　　 (1)計(jì)算得到了不同粒徑顆粒在這兩種分級(jí)機(jī)內(nèi)的體積分率時(shí)空分布規(guī)律,發(fā)現(xiàn)顆粒在內(nèi)溢流型水力分級(jí)機(jī)溢流段的徑向分布較外溢