旋流器內(nèi)空氣柱的形成與發(fā)展及對(duì)分離的影響.pdf

1、旋流器是一種利用離心力場(chǎng)分離非均勻相物系的高效分離設(shè)備。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、處理量大、分離效率高，因而被廣泛應(yīng)用于化工、石油、采礦等諸多領(lǐng)域?？諝庵切髌髁鲌?chǎng)中的一種特有現(xiàn)象，它對(duì)旋流器的分離效率和能耗有重要影響，所以研究空氣柱的形成、發(fā)展及運(yùn)動(dòng)規(guī)律具有重要意義。
　　 本文借助流體計(jì)算力學(xué)(CFD)軟件FLUENT對(duì)固-液分離用旋流器進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。闡明了空氣柱的運(yùn)動(dòng)特征及流動(dòng)參數(shù)分布，探討了空氣柱的產(chǎn)生和發(fā)展機(jī)理；研究

2、了結(jié)構(gòu)參數(shù)及操作參數(shù)對(duì)空氣柱直徑和形狀的影響；分析了空氣柱對(duì)旋流器分離效率和能耗的影響。
　　 本文的主要研究工作如下：
　　 (1)闡述了RANS方程、RSM模型、SIMPLE計(jì)算方法、邊界條件以及建模方法，總結(jié)了國(guó)內(nèi)外空氣柱的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。
　　 (2)利用GAMBIT前處理軟件對(duì)旋流器造型，采用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格與非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格結(jié)合技術(shù)對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，設(shè)置計(jì)算區(qū)域和邊界條件。
　　 (3)借助流體體

3、積函數(shù)模型對(duì)旋流器在不同條件下的三維湍流流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了壓力分布、速度分布及空氣柱的體積分布規(guī)律，分析了旋流器內(nèi)流場(chǎng)特征，得到了空氣柱的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為分析空氣柱的產(chǎn)生、發(fā)展機(jī)理提供了依據(jù)。
　　 (4)采用隨機(jī)軌道模型計(jì)算了旋流器內(nèi)粒子的分級(jí)效率，通過對(duì)旋流器內(nèi)有無空氣柱條件下的粒子分級(jí)效率進(jìn)行比較，闡明了空氣柱對(duì)分離效率的影響；通過分別計(jì)算旋流器內(nèi)無空氣柱條件下的壓力降，進(jìn)而探討了空氣柱對(duì)能耗的影響。
　　 主

4、要研究結(jié)論如下：
　　 (a)空氣柱產(chǎn)生的主要原因是，由于旋流器的底流管和溢流管直接與大氣連通，進(jìn)入旋流器的兩相流以強(qiáng)烈的螺線渦運(yùn)動(dòng)，當(dāng)切線速度增大到一定數(shù)值，引起軸向負(fù)壓，空氣進(jìn)入旋流器，在軸向負(fù)壓和流體對(duì)流傳輸?shù)墓餐饔孟?，空氣柱發(fā)展，直至穩(wěn)定。
　　 (b)旋流器流場(chǎng)的速度和壓力分布具有非對(duì)稱性；流場(chǎng)的湍流特性和非對(duì)稱性導(dǎo)致了空氣柱的不穩(wěn)定，空氣柱的不穩(wěn)定性又加劇了流場(chǎng)的不穩(wěn)定。
　　 (c)空氣柱形成和發(fā)