双流道污水泵内固相体积分数分布规律

应用CFD软件Fluent对300QW930-15-55双流道式污水泵内部流场进行数值模拟.结果表明,固相颗粒从叶轮进口至出口几乎都聚集于流道中下部,沿流道中线前进,且随着体积分数的增加,这种现象越明显;随着颗粒直径的增大,颗粒体积分数越高、越紧密,亦即高体积分数、大颗粒的固相介质大多数均是从叶轮流道中间通过叶轮,并且对于体积分数分布,颗粒粒径要比颗粒体积分数影响大.这种固相运动规律证明了流道式污水泵输送固液两相流介质具有效率高,抗堵塞、缠绕和耐磨蚀的特点.     

非球形颗粒旋风分离特性试验研究

为了考察非球形颗粒的分离特征,采用对比试验的方法,以非球形的硅微粉和球形的粉煤灰为介质,测量其分离特性。结果表明:对于这两种颗粒,分离效率均随入口气速增加先升高后下降,压降随入口气速的增加持续上升,且分离效率和压降均随温度升高而降低;尽管硅微粉的密度更大、颗粒偏粗,但在相同条件下,其分离效率却比更轻、更细的粉煤灰的低,且压降也更低,原因在于硅微粉所形成的灰层在器壁上"滑动"困难,器壁摩擦损失较大,会削弱旋流强度,导致离心分离能力下降,加上非球形颗粒在离心沉降过程中的绕流阻力更大,故分离效率变得更低。对于压降,虽然器壁摩擦损失增大会导致压降升高,但旋流强度的减弱又使旋转动能耗散减少,压降降低,综合结果是分离硅微粉时压降比分离粉煤灰时的低。     

旋流分离器内三维两相流场的实验研究

为了研究内置格栅旋流分离器的分离机理,采用粒子动态分析仪测定了旋流分离器内部的三维两相流场.实验表明,主体流动为三维螺旋的向下运动,中央存在一个和底流口贯通的螺旋形空气柱;固体颗粒浓度在格栅内壁附近出现的最大值在格栅内部,随着格栅半径的减小,固体颗粒的浓度减小,在靠近空气柱附近出现最小值;底流中固体颗粒的粒径明显大于进水和出水中固体颗粒粒径.     

可伸缩旋流器流场特性及分离性能研究

通过构建可伸缩旋流器计算流体动力学(CFD)数值模型,分析等效锥角和套筒层数对流场的影响,确定颗粒在流场中的分布情况以及分离效率的变化.结果表明:当固相体积分数为5%时,可伸缩旋流器对粗颗粒的分离效率达到95%,与常规旋流器持平,溢流提取的细颗粒数量高出常规旋流器5%以上;当固相体积分数增加至20%时,可伸缩旋流器中粗颗粒的分离效率比常规旋流器下降得更为明显,而细颗粒的分离效率则无显著变化.结果表明:改变等效锥角可以实现可伸缩旋流器分离性能的调节;在较低体积分数条件下,可伸缩旋流器具有更好的分离性能;在较高体积分数条件下,可伸缩旋流器须进一步优化.     

深海矿石输送设备工作性能

为研究深海矿石输送设备的工作性能,提出矿浆分离效率和矿石储集效率这2个评价指标,运用计算流体力学理论和Fluent仿真软件对矿石输送设备三维流场模型内固液两相流进行模拟仿真,研究进料流量、颗粒体积分数、颗粒粒径和活塞行程对这2个评价指标的影响。研究结果表明:进料流量越小,矿浆分离效率和矿石储集效率越大;随着颗粒体积分数增大,矿浆分离效率减小幅度不大,矿石储集效率先增加后减小,存在1个最优体积分数,粒径越小,最优体积分数越小;矿浆分离效率随颗粒粒径的增大而增大,当颗粒粒径增大到25 mm后,矿浆分离效率上升幅度很小;矿石储集效率先随颗粒粒径的增大而增大,当颗粒粒径增大到20 mm后,矿石储集效率大幅度下降;矿石储集效率随活塞行程的增大先大幅度上升,随后趋于平稳,而活塞行程对矿浆分离效率影响不大。     

碟式离心机分离性能试验及数值模拟研究

碟式离心机作为高效分离机械广泛应用于食品、化工、制药等行业生产．为探究碟式离心机的内部流场及分离效率，进行了现场试验，并根据Σ理论建立了具有20层碟片的简化三维物理模型，利用FLUENT软件对转鼓内的流场及分离过程进行数值模拟．试验结果表明，转速和进料量对碟式离心机分离效率影响较大，提高转速、降低进料量均能提高离心机的分离效率，通过分析进出口物料的粒径发现，在试验工况下，粒径大于6μm的颗粒均能被有效分离，改变操作参数主要影响粒径为2～5μm的颗粒的分离．模拟结果表明：在碟片间隙内，物料对碟片的跟随性良好，压力与半径呈现出二次型正比关系，周向速度与半径成正比关系，在沉渣区域物料明显滞后于转鼓转动，这导致离心液压和周向速度均小于理论值，同时随着转速的提高，沉渣区域物料的滞后性更加明显；由于上升通道存在，在碟片间隙内局部位置存在明显轴向速度，从而对碟片内的流动产生干扰，导致碟片大端位置的周向速度和离心液压分布不均；在两相分离过程中，颗粒自液相中分离，沉积于上碟片的下表面，并滑落至转鼓沉渣区，固相颗粒在碟片间隙内主要堆积于定距条前侧，在相邻两个定距条之间，固相体积分数沿顺时针方向减少．研究方...     

利用超重力分离铝熔体中的夹杂颗粒

利用Al-17％Si-4.5％Cu熔体中密度较小的初生硅颗粒模拟金属熔体内部的夹杂物,并采用超重力场分离熔体中的夹杂颗粒,研究了不同重力系数条件下,金属熔体中夹杂物的分离规律.实验结果表明:经过超重力处理后,初生硅颗粒在试样上部区域发生明显的偏聚现象,试样内部出现无初生硅颗粒区域,且随着重力系数的增加,无初生硅颗粒的区域面积逐渐增大,说明重力系数越大,硅颗粒在试样上部区域的聚集程度越好.随着重力系数的增大,试样的净化效率逐渐升高,当重力系数(G)为500时,试样的净化率达到了84.98％.利用DPM离散相模型对超重力场下熔体内部硅颗粒的具体受力情况进行分析,并模拟研究铝熔体内部硅颗粒在不同重力场中的分离行为.数值模拟结果证明了夹杂颗粒在沿着超重力方向上的运动行为近似符合Stokes运动定律.这表明超重力场可以有效分离金属熔体中的夹杂物.     

壁面粗糙度对螺旋溜槽中矿浆流动及颗粒分离行为的影响

随着生产过程的进行,螺旋溜槽的壁面粗糙度并非定量且变化复杂,若控制不当则会严重影响物料分离效果.借助于前期确立的流场模型和颗粒相计算模型,系统考察壁面粗糙度对?400 mm螺旋溜槽中赤铁矿-石英矿浆流动和颗粒分离行为的影响.模拟结果表明：矿浆深度、雷诺数及流速具有明显径向分布差异和波动特性.随粗糙度增大,分选流体空间在粗糙度高度达到0.1 mm及以上时严重收缩,层流分布范围扩大,过渡流范围变窄;速度与粗糙度具有明显相关性,在较高粗糙度下,主流和内环流波动增强,内环流出现明显间断;在0.1 mm以下范围内增大粗糙度高度有利于粗粒赤铁矿向内缘区域聚集,粗粒赤铁矿和细粒石英的分离效率能维持高位,继续增大粗糙度,其分离效率显著降低;提高粗糙度加剧细粒赤铁矿在中、外区域的分布,细粒赤铁矿与石英的分离效率大幅降低.颗粒分离行为变化与流场特性改变密切相关.     

旋流分离器油水分离机理的数值分析

采用计算流体动力学(CFD)的数值方法研究旋流分离器内的速度场分布,空气柱的产生、发展过程以及油滴粒子的运动轨道,探讨油水旋流分离器的分离机理.模拟结果表明:油水旋流分离器内的流场是三维非对称分布的;空气柱的产生和发展是负压和对流传输共同作用的结果;油滴粒子在径向力、轴向力以及周围湍流脉动流场的共同作用下作随机运动,部分粒子由溢流管排出而得到分离;通过计算溢流管排出的油滴粒子数与进入旋流分离器的油滴粒子总数之比可得到油水旋流分离器的分离效率.模拟结果为进一步研究旋流器特性参数对分离效率的影响和旋流器的结构优化提供了参考.     

泥沙颗粒直径及体积分数对高比转速离心泵的影响

基于小粒径固液两相流在高比转速离心泵内运动比较复杂的情况,以黄河含沙水为工作介质,采用改变颗粒直径和含沙水颗粒体积分数的方法,借助Mixture多相流模型扩展的标准k-ε湍流方程与simple算法,应用CFD软件对小粒径颗粒在高比转速离心泵内的流动进行数值模拟.通过内流场的速度、压力与颗粒分布,分析粒径大小对泵内固体颗粒运动的影响和进口固相初始体积分数对泵内压力和固相分布的影响,给出离心式泵叶轮的磨损特性.计算结果表明,相同的泥沙体积分数条件下,水泵的扬程随着颗粒直径的增大而下降,相同的泥沙颗粒直径条件下,水泵的扬程随着含沙水流中泥沙体积分数的增大而下降.     

一种内置旋流叶片的旋风分离器性能数值研究

提出了一种新的高效旋风分离器构造,在传统分离器的内外涡旋交界面上添加一组与气流旋转方向相同的旋流叶片,来阻挡含尘气流中的颗粒进入内涡旋区.基于计算流体力学(CFD),采用雷诺应力模型和离散相的随机轨道模型来计算分离器的气固两相流,并用试验数据验证了计算模型的正确性;通过数值计算分析、比较了添加旋流叶片前后的分离器性能,对旋流叶片进行了性能优化.结果显示,与传统分离器相比,添加旋流叶片能够使分割粒径减小60%～70%,有效地提高了分离效率,而压降仅增加19.3%,且旋流叶片对于小粒径、小密度颗粒的分离效率提升更为显著.     

新型旋流分离一体机的分离性能分析

针对旋流器无法对粒径在10 μm左右的固相颗粒进行有效分离的问题,提出了一种过滤分离与旋流分离相结合的新型结构,并对内部流体速度场、压力场的变化和空气柱的稳定性进行了数值分析,对过滤介质的过滤通量和分离效率进行了实验研究.发现在相同操作参数和结构参数下新型旋流分离一体机具有更稳定的内部流场,内部速度、压力降更大,当粒径大于5 μm后旋流分离一体机的分离效率迅速提高,在10 μm 左右的固相颗粒的分离效率能够达到65%~85%,而实验所用普通旋流器的分离效率在60%以下.     

旋风分离器内颗粒轨迹的计算方法

采用单颗粒动力学模型计算旋风分离器内颗粒运动轨迹,并由此可算出粒级效率。分离器内时均流场用实测流场的回归公式计算。计算结果表明,由该理论方法求得的分离效率与实测效率相吻合,而且入口气速越大,分离效率越高。紊流对小颗粒的运动影响显著,大颗粒则在时均流场和紊流流场中有近乎相同的粒级效率。运用该方法,通过大量的轨迹计算可以描述颗粒的分离过程,进而可对改进分离器的性能提供理论指导     

水力旋流分离器在油水分离领域的研究进展

水力旋流器利用密度差实现两相分离,具有结构简单、分离效率高等优点,因此在原油预脱水处理等油水分离领域得到广泛应用。 鉴于此,通过分析和收集水力旋流器相关文献,对油水分离领域水力旋流分离器的研究现状进行了阐述和总结,包括水力旋流分离器的发展历程、基本结构、内部流场和工作原理等相关方面;同时,对油水分离领域不同类型的水力旋流分离器进行了对比分析,发现在水力旋流器的结构参数优化以及内部液体流动规律等方面,单一结构的参数优化或单一、静态的系统分析不能系统全面地反映实际复杂工况。 因此,将计算机仿真模拟和相关先进检测技术相结合,用于旋流器的参数优化、内部液体流动规律分析以及构建预测模型等方面,对于旋流器的结构设计优化、分离效率提升等方面意义重大;另外,目前的研究多着重于旋流器的结构和流体特性等方面,对于旋流器内部的磨损、疲劳损伤等方面的研究较为缺乏;最后,对水力旋流分离器在油水分离方面研究的不足和发展方向进行了分析和展望。     

双级旋风分离器特性的计算机预报

利用计算流体力学ＣＦＸ４．２ 软件对双级旋风分离器的气固两相流进行了三维数值模拟,采用贴体坐标系统描述复杂的几何边界和基于交错网格的网格系统;对于气相流场,采用雷诺应力模型计算旋转流动,在拉格朗日坐标中计算粒子运动．为优化求解,采用多块结构适体网格,利用ＳＩＭＰＬＥ 算法解离散方程;此外,给出了双级旋风分离器内不同截面的速度分布和５ 种不同尺寸共６０ 个粒子轨迹．研究结果表明,双级旋风分离器比常规的旋风分离器分离效果要好．     

超声速旋流分离器内气液两相流流动特性

采用考虑颗粒碰撞的欧拉-拉格朗日数值方法对超声速旋流分离器内部复杂的气液两相流场进行数值计算。在数值模拟中,采用RNG k-ε模型模拟气相流动,采用离散相模型(DPM)追踪颗粒运动轨迹。以湿空气为介质,测量超声速分离器的轴向压力并与数值模拟结果进行对比。结果表明:数值模拟结果和测量值较为一致;气体进入超声速喷管后发生膨胀形成低温(-70℃),使天然气中的水凝结为液滴,同时气体经旋流叶片产生旋流,经中心体的收缩形成较大的离心加速度(300000 g);在巨大的离心场作用下极少部分液相颗粒随气相从扩压器流出,大部分液相颗粒与旋流分离段壁面碰撞被吸附或直接进入积液槽空间被排出,达到气液分离的目的。     

M模型在低密度物料旋风分离器结构设计中的应用

利用Muschelknautz模型(即M模型),设计用于某企业聚碳酸酯生产中的旋风分离器,得到该旋风分离器的结构尺寸、分割粒径和总压降.采用流体力学计算软件Fluent对该旋风分离器的内部流场进行研究.研究结果表明:随着颗粒质量分数的增大,气流各方向上的运动速度随之降低,旋风分离器对整个颗粒群的捕集能力提高,但对分离器的壁面磨损也同时加剧;入口速度并不是越大越好,只有当入口速度为18 m/s时,数值模拟结果才与M模型中得出的结果较接近,表明采用M模型进行旋风分离器的设计准确性较高.     

河道交汇区涡旋结构研究

利用粒子图像测速技术(PIV)实现了基于涡量的剪切层和分离区位置的精确确定,同时对汇流区水平面内的涡旋结构进行系统观测和分析。研究发现:剪切层和分离区近水面和近底面水深平面的涡旋密度大,水深中部的涡旋密度小;支流流量增大的情况下涡旋密度均增大。槽底壁面湍流是近底面涡旋密度大的主要原因。剪切层由水流剪切产生的剪切涡以小旋转强度涡旋为主,分离区由水流分离产生的分离涡以中等及小旋转强度涡旋为主。     

四入口液-液旋流分离器分离性能数值模拟

多入口旋流分离器能在入口速度较低的情况下实现传统旋流器在入口速度较高时才能达到的分离效果,同时具有更加稳定和对称的流场分布。为了进一步验证多入口液-液旋流分离器的分离性能以及溢流分流比和入口流速对其分离性能的影响,本文基于欧拉-欧拉多相流模型,采用群体平衡方程（PBM）对四入口液-液旋流分离器分离性能进行了数值模拟。研究结果表明：在入口流速恒定时,旋流器综合分离效率随着分流比的升高呈先上升后下降变化趋势,溢流分流比为0.22时,旋流器综合分离效率达到最高,此时分离效率为95.66%。当溢流分流比为0.22时,随着入口流速的增大,四入口液-液旋流器分离效率呈先上升后下降最后趋于平缓变化趋势,当流速为10m/s时,到达油滴剪切破碎临界条件,此时分离效率最高为96.78%。研究结果可为四入口液-液旋流分离器现场应用和适用性提供理论指导。     

激光粒子成像技术测定旋风分离器内颗粒浓度场的实验研究

将颗粒粒径的粒子成像测量方法应用于旋风分离器的颗粒浓度场的测量研究 ,成功地对一种蜗壳型旋风分离器内颗粒浓度场进行了无干扰瞬态多点测定 ,实验结果较为真实地反映了旋风分离器内颗粒浓度场的分布规律。文中所获得的规律性认识为今后进一步改进旋风分离器结构、提高其效率及创建新的分区模型提供了依据。初步形成了用PIV技术测定旋流场内颗粒相浓度的新方法 ,弥补了以往用等速抽气采样法测量的缺陷。合理的实验结果表明该方法是可行的