复合式浮选搅拌装置喷射器吸气性能的模拟和试验研究

摘要

基于将对浮选影响较大的喷射、涡流和搅拌三种流体特征有机结合，通过对机械搅拌式浮选机和喷射式浮选机结构特征的分析，提出了一种新型浮选搅拌装置——复合式浮选搅拌装置。复合式浮选搅拌装置以一定压力的矿浆通过自吸式喷射器吸入空气的同时经喷射器聚合喷射出高速矿浆冲击叶轮，从而驱动叶轮搅拌来达到搅拌矿浆和切割气泡的作用。充气量是评价浮选机性能的重要指标，而复合式浮选搅拌机构的作用原理是复杂的，其既要保证抽吸到大量的空气，又要保证射流具有足够的冲击力从而驱动叶轮搅拌。因此研究复合式浮选搅拌装置的吸气方式及在某种吸气方式下的吸气性能是复合式浮选搅拌装置研发的一个重要方面，对今后的深入研究具有借鉴意义。
　　本文首先利用流场模拟软件对喷射器结构特征进行仿真，寻找吸气性能最优时的喷射器结构参数，然后加工制作出喷射器实物模型并对其进行一系列的试验研究，确定喷射器的可行性，为复合式浮选搅拌装置提供理论基础。结果表明：⑴对于中心进气----周边进料喷射器，吸气管在喷射器所处位置对吸气性能具有重大影响。吸气管从喷射器圆锥部分向圆柱部分移动时，吸气量先迅速增大，在喷射器圆锥圆柱结合处时，吸气量达到最大，吸气管在圆柱段移动时，吸气量逐渐缓慢减小。圆柱段长度l在8～16mm之间时，吸气性能较好。喷射器收缩角α=15°时，对喷射器是有利的。⑵对中心进料----周边进气喷射器，喉嘴距对喷射器吸气性能具有最主要影响。喉嘴距过大过小都会影响喷射器的吸气性能，当喉嘴距为15mm时，喷射器吸气性能最佳。在最佳喉嘴距时，喉管长度对吸气性能影响不大。存在一个最佳喉管直径使吸气性能最佳。⑶对淹没射流来说，收缩角对射流区域轴线速度有一定影响，α=15°的轴线速度最佳，随角度增大，轴线速度有下降趋势。圆柱段长度对轴线速度的影响不显著。⑷对两种喷射器的试验研究表明，试验数据结果跟模拟相比总体偏小，但数据所表现出的趋势和模拟相类似，证明了设计的喷射器的可行性，在具体方面存在更大的优化可能。

目录

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摘要

插图清单

引言

1 绪论

1．1 选题背景

1．2 课题的提出

1．3 充气方式

1．4 复合式浮选搅拌装置

1．5 研究的目的意义及主要内容

1．6 本章小结

2 喷射器的理论分析

2．1 喷射器射流基础理论

2．1．1 喷射器流体特性

2．1．2 喷射器射流结构

2．2 喷射器工作原理

2．2．1 一般气液喷射器原理

2．2．2 复合式浮选搅拌装置喷射器原理

2．3 喷射器影响因素

2．3．1 中心进气——周边进料喷射器

2．3．2 中心进料——周边进气喷射器

2．4 研究方法和研究现状

2．4．1 研究方法

2．4．2 研究现状

2．5 本章小结

3 喷射器的模拟研究

3．1 仿真的目的及方案

3．2 喷射器模型的建立

3．3 喷射器流体控制方程

3．4 中心进气——周边进料喷射器的数值模拟

3．5 中心进料——周边进气喷射器的数值模拟

3．6 淹没射流的模拟

3．7 本章小结

4 喷射器的试验研究

4．1 试验系统的建立

4．2 试验方案

4．3 中心进气——周边进料喷射器

4．4 中心进料——周边进气喷射器

4．5 本章小结

5 结论

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果