卧螺离心机进料分布器的流场模拟与结构优化

摘要

为了解决卧式螺旋卸料离心机(简称卧螺离心机)进料分布器在处理含硬质颗粒物料过程中存在的磨损问题,提高其使用寿命,采用数值模拟方法研究进料分布器内的速度矢量、流线变化及剪切力特性,分析了导致分布器磨损的原因,对分布器结构进行了优化设计.数值模拟结果表明,流体流出时颗粒对分布器造成的剧烈碰撞是磨损的主要原因,碰撞主要发生在分布器入口附近中心壁面区和出口处内凹形外侧区域.针对磨损原因,依据质点从旋转出口自由甩出的运动轨迹方程设计流道型线,并将双流道改为三流道,设计出新型分布器结构.对两种分布器的壁面剪切力分析结果表明,新型分布器壁面剪切力峰值从12.7 Pa减小到10.1 Pa.在流道入口附近,新型分布器的壁面剪切力略大于原分布器;在流道出口处,新型分布器的平均壁面剪切力由原来的10.2 Pa降低到4.2 Pa.对两种结构的分布器进行可视化试验,获得两种结构分布器内流体质点运动轨迹线.结果表明:1650 r/min和2310 r/min转速下,示踪颗粒的速度方向偏转角度分别从86.78°和64.87°下降到44.33°和26.87°;990 r/min和1320 r/min转速时新型进料分布器中颗粒近似径直飞出分布器而不发生偏转.分布器中流体对壁面撞击力度减小,分布器磨损减弱,该优化结构可代替原有分布器,在处理硬质颗粒物料等易磨损工况下,有望提高整机寿命.