基于FLUENT的干法磁分離機理的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著我國工業(yè)化進程的加快,工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的廢水、廢氣和煙塵對人類賴以生存的環(huán)境產(chǎn)生嚴重危害,如何控制工業(yè)生產(chǎn)排放的廢物對環(huán)境的污染也越來越受到人們的廣泛關(guān)注。根據(jù)工業(yè)廢水、廢氣和煙塵中含有的顆粒物具有一定磁性的特點,研究結(jié)果表明:采用高梯度磁分離技術(shù)處理廢水、廢氣和煙塵中的有害微粒是一個有價值的研究方向。但就高梯度磁分離理論來說,由于高梯度磁分離機理比較復(fù)雜,雖然目前已有部分學(xué)者建立了部分高梯度磁分離過程的數(shù)學(xué)模型,但其流固兩相的流

2、體力學(xué)方程十分復(fù)雜,其中部分方程還是非線性的,這樣對方程的求解就變得更加困難。為此,借助計算機對高梯度磁分離過程進行數(shù)值模擬,通過對計算結(jié)果的分析揭示高梯度磁分離過程中磁分離的機理和在此過程中影響分離效率的主要因素,這對高梯度磁分離技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用極為重要。
　　本文首先從分析高梯度磁分離過程中顆粒的運動著手,將流體視為連續(xù)介質(zhì),而磁性顆粒為離散體系,綜合考慮顆粒所受磁場力、流體曳力等情況,基于單絲模型建立了高梯度磁場捕集磁性微

3、粒的動力學(xué)模型,并考慮多根絲的情形,提出多絲模型的計算方法,為進一步的數(shù)值計算和的實驗研究提供理論基礎(chǔ)。其次,應(yīng)用計算流體軟件FLUENT對高梯度磁分離過程中氣固兩相流動進行數(shù)值模擬,數(shù)值計算主要考察氣流速度、磁場強度、顆粒直徑、顆粒磁性和介質(zhì)填充率等因素對捕集效率的影響。最后,對高梯度磁分離過程進行實驗研究,并將數(shù)值計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進行定性比對分析,證明了本文所建立模型的適用性以及數(shù)值模擬預(yù)測結(jié)果的可靠性與準確性。研究結(jié)果表明:高梯

4、度磁分離過程中,磁場作用力、流體曳力是磁介質(zhì)捕磁性微粒的主導(dǎo)作用力;在0~60μm粒徑范圍內(nèi),磁介質(zhì)對大粒徑顆粒的捕集效率較高,隨著粒徑的減小,捕集效率逐漸減小,但當顆粒直徑大于60μm時,顆粒所受的流體曳力也相應(yīng)增大,使捕集效率下降;在高梯度磁分離過程中較強的顆粒磁性、較高的外磁場強度、較低的氣體流速均有利于顆粒的捕集;分選空間內(nèi)磁介質(zhì)的填充率對捕集效率影響也較大,磁介質(zhì)的填充率越大,顆粒的捕集效率越高,但填充率也并非越大越好,太大的