固-液分离用水力旋流器的三维数值模拟研究

摘要

本文对固-液分离用水力旋流器的三维数值模拟进行了研究。结果表明： 1.实际工况下所使用的固-液分离用水力旋流器内部是气、液、固三相共存状态。其内部由于中心负压而形成空气柱，当流场稳定后，该空气柱从底流口到溢流口贯穿始终。 2.水力旋流器内湍动能与湍动能耗散率的分布规律十分相似，在空气柱区域附近，不仅湍动能损失严重，而且湍动能耗散损失也很严重，应该想办法改进。 3.水力旋流器内的压降沿径向呈现较好的轴对称性。整体而言，外旋流压力较高，内旋流压力较低，其中轴心空气柱区域压力最低。压力沿轴向几乎没有变化。在空气柱与液体交界面附近，压力梯度较大，产生的能耗较大。 4.旋流器内的颗粒轨迹大体可分为从底流口排出、从溢流口逃逸、在旋流器内做死循环这三种情况。与小粒径颗粒相比，大粒径颗粒所受离心力大，在旋流器内停留时间较短，更容易分离。颗粒的入射位置也较为重要，从进口下部射入的粒子一般比从中部、上部入射的粒子更容易分离。 5.随着进口流量的增大，分离效率随之提高，旋流器的压降也会随之增大，因此能耗也会增大。但当流量增大到某一程度时，分离效率反而下降。小粒径颗粒受液流流量影响较大，而大粒径颗粒几乎不受液流流量的影响。 6.在入口流量一定时，随着颗粒浓度的增大，总的分离效率呈明显下降趋势；随着颗粒粒径的增大，分级效率均随之增大，当粒径增达到一定程度时，分级效率增大的幅度剧减；当达到某一粒径时，分离效率接近1，大于该粒径的颗粒几乎都可以被分离。 7.在入口流量一定的情况下，随着溢流管直径的增大，静压降、动压降绝对值、总压降都随之减小，然而其分离效率也随之减小；溢流管的插入深度在某个限度内的增加会使总的分离效率增大。 8.正交试验表明，入口流量在水力旋流器性能的各影响因素中所占比重最大，由于其对压降和分离效率的影响是互相矛盾的，因此要根据生产要求选择一最佳的入口流量值。

目录

文摘

英文文摘

郑重声明

引言

第1章绪论

第2章水力旋流器内流场的数值计算方法

第3章旋流器内清水流场的数值模拟

第4章分散相在水力旋流器内部运动的数值模拟

第5章正交试验

第6章总结

参考文献

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致谢