旋转旋流离心机转鼓内流体动力学研究

以流体动力学基本方程为基础,在“层流”流态下,对旋转旋流离心机转鼓内流体流动的速度场和压力场进行了分析计算,推导出了转鼓内流体的速度和压力的计算公式,它们是计算离心机处理量和分离粒度的理论基础,同时也是离心机转鼓强度计算的理论依据。     

超短接触旋流反应器内传质特性的试验研究

介绍了用于超短接触旋流反应器内传质特性研究的冷态试验装置,以FCC催化剂为固相,用空气代替原料油雾化蒸汽来研究旋流反应器内不同截面浓度场分布规律和分离效率。通过研究发现旋流反应器内沿轴向可以分为三个区域:高效接触反应区,主要分离区和汽提区。强大的离心力场保证了原料油气与催化剂的接触即分离,体现了反应器的超短接触特性。效率测试的结果表明:旋流反应器对催化剂的分离效率较高,在试验工况下始终保持在99%以上。     

旋转旋流离心机的基本原理及结构

介绍了旋转旋流离心机的基本工作原理及主要的几何结构参数和工作参数对其性能的影响，对该型离心机的设计有一定的指导意义。     

静电-旋流除雾器性能的研究

除雾过程存在于诸多工业过程和环保过程中。本文提出了一种将旋流场与静电场相结合的除雾器,利用数值模拟的方法,分析了静电-旋流除雾器操作性能,并用压力降试验数据验证了模拟的可靠性,同时,分析了入口风速、电压和雾滴粒径对分离性能的影响。结果表明:在入口风速为8～12 m/s时,离心力和电场力对除雾的综合作用最好,分离效率最高;在安全工作电压0～50 kV内,提高电场电压,将有利于提高静电旋流除雾器的除雾效率,施加的电压越高,除雾效率提高的幅度越大;施加电压,使雾滴在离心力和电场力共同作用下被捕集分离,相比于只有离心力作用的情况下除雾效率会大幅度地提高。所以旋流静电除雾器比旋流除雾器能更有效地捕集小雾滴。在旋流器内附设高压静电场,构成静电-旋流除雾器,可在对旋流器结构不作根本性改动、投资少、不扩大占地面积的情况下,显著提高除雾效率,不增加系统阻力,是一种高效除雾设备这种除尘器能保持较高的除雾效率,具有较高的实用价值。     

WXX-200型旋转旋流离心机振动分析

在建立旋转旋流离心机振动模型基础上,导出了旋转旋流离心机的临界转速的计算公式,并对WXX-200型旋转旋流离心机的临界转速进行了分析计算,找出了临界精速与转鼓的壁厚间的变化规律,该文对该型离心机的隔振设计及使用具有一定的实际意义。     

液压油箱用固液旋流分离器分离效率影响规律

颗粒物污染是影响移动装备液压元件及系统性能的主要原因之一,液压油箱考虑去除杂质功能会增加其设计容积,不利于液压系统轻量化设计。应用离心分离的原理,使不同密度的介质在高速旋转的流场中进行分级筛选,可快速去除液压油中大颗粒污染物,提高液压系统可靠性,提升过滤器使用寿命。由于旋流分离器中流场的流动形式复杂,预测旋流分离器内部的流场特性、颗粒运动轨迹十分困难。因此,研究旋流分离器流场流动规律和污染物旋流分离机理,可以为液压系统污染物分离和去除提供理论基础。针对固液旋流分离器的流场分布规律和污染物分离效率的影响规律展开研究。根据旋流分离理论设计了固液旋流分离器结构,分析旋流分离器不同直径和长度下,固液旋流分离器轴向速度、切向速度的分布规律,通过粒子图像测速法对仿真结果进行试验验证,得到结构参数对分离效率的影响规律。结果表明,当中心的轴向速度为负值、壁面附近的轴向速度为正值时,切向速度越大,越有利于分离液压油中的颗粒。该研究结果可对液压油箱用固液旋流分离器的结构设计提供理论指导。     

流场转速对旋流分离性能影响研究

应用欧拉-拉格朗日方法,对双锥型液-液分离旋流器内不同入口速度条件下的分离性能进行数值模拟及试验,得出随着旋流场转速的逐渐增大,旋流分离效率逐渐升高。为研究旋流分离过程中不同流场转速对分离性能的影响因素,采用粒子成像测速技术(PIV)对旋流样机内部速度场进行测量试验,并采用高速摄像技术记录了变转速旋流场内离散相分离过程。结果表明:流场转速对旋流分离性能的影响除离心力外,还受到轴向截面上二次衍生涡流数量及分离过程中油核摆动幅度的影响;本文研究的旋流结构内随着流场雷诺数的增加,轴向截面上二次衍生涡流数量逐渐减少。当雷诺数Re≥2.51×10~5时,可以忽略轴向截面上二次衍生涡流对分离性能产生的不利影响;旋流分离过程中流场低转速旋转时油核摆动幅度较大,使离散相分离轨迹发生偏移,使旋流分离性能降低。测量范围内油核摆动最大幅值像素坐标差为100,在t=5.2 s后油核摆动幅值为0,此时可以忽略油核摆动对旋流分离性能的不利影响。     

基于CFD的旋流泵叶轮内部流动的仿真研究

运用Pro/E软件进行三维造型,并对泵内部流道区域进行网格划分,采用分块非结构六面体网格,利用修正的RNG k-ε双方程湍流模型、SIMPLEC算法,数值模拟了旋流泵内部三维不可压湍流场,得出旋流泵旋转腔内的速度和压力分布,分析得出旋流泵旋转腔的内部流动特点,可作为改进旋流泵的设计方法的理论资料。     

旋流驱动微粒转动的性能与实验

分析了旋流产生的机制及其驱动微粒运动的机理,建立了颗粒在旋流中的力学模型。以微米级的颗粒(几微米到几百微米)为例,分析了两支微管对向喷射所产生的旋流场的特点和颗粒在旋流场中的受力情况以及运动特点和运动规律。讨论了颗粒的尺寸、形状、位置变化对其旋转性能的影响,并通过实验验证了提出方法的可行性。分析和实验表明:两支平行微管相对喷射可以产生旋流,旋流可以驱动颗粒在其流场内稳定旋转。颗粒在旋流场内的运动性能与流场参数和微粒的形状、尺寸、偏心有关,减小颗粒的初始位置的偏心,减少公转成分,有利于颗粒姿态的捕捉和调整。即使颗粒参数变化,合理匹配流场参数,提出的方法仍然可以可以稳定地驱动颗粒转动。     

管内螺旋导流板引发的气液两相旋流场

用数值模拟的方法研究某种螺旋导流板结构引发的管内气液两相旋流的流动特点。空气为主相,水为次相,入口为雾状流。研究旋转给流型转变、气液相分布、速度分布及旋流衰减带来的影响。发现雾状流在螺旋导流板的作用下,转变为环状流。螺旋导流板内有二次涡的生成,且二次涡结构不断发展变化,离心力分布不均匀而形成沿管壁周向不连续的液膜;流出螺旋导流板后,二次涡会衰减消失,流体做螺旋向前运动,液膜沿圆管周向逐渐分布均匀。管中心处气相切向速度小,气相切向速度较大的区域远离旋流中心区,旋流中心与圆管中心存在小的偏心距;与直管及螺旋纽带相比,螺旋导流板引发的气液两相旋流在圆管中心的气相轴向流速远高于光管和螺旋纽带;与螺旋纽带相比,螺旋导流板引发的旋流强度更大且衰减减慢。     

双级分离式旋风分离器数值模拟及试验研究

运用FLUENT软件对3种采用不同二次分离元件直径尺寸的双级分离式旋风分离器模型进行了数值计算,研究分析了其内部流场特性和以旋流切向速度为代表的主要参数的变化规律,在考虑压差阻力和分离效率权重的基础上,得出二次分离元件的最佳直径尺寸,并与模化试验结果进行对比,确定了最优性能的双级分离式旋风分离器结构方案,为优化其结构参数并提高其性能提供理论指导和参考。     

PTA装置中重型压力离心机转鼓研制

对某聚脂厂PTA装置中重型压力离心机转鼓进行有限元分析.采用SolidWorks建立其模型和ANSYS软件求解,并进行了结构优化.设计了专用夹具,提出了特殊加工技术.实践证明,在保证强度、刚度等生产要求条件下,采用优化方法设计的离心机转鼓比传统方法设计的转鼓在机械效率和寿命方面均有很大程度的提高.     

离心机转鼓爆裂事故分析

本文对一起离心机转鼓破裂事故的原因从材料及使用过程等方面进行了分析。提出了使用10年以上的离心机需对转鼓的壁厚、硬度、焊缝等进行安全检测的建议。     

基于Hypermesh和Ansys的卧螺过滤离心机转鼓系的模态分析

卧式螺旋过滤离心机的转鼓系作为整机振动的振源,是研究离心机动载荷与机械振动的重点对象。结构共振与物料分布不均是转鼓系振动的主要原因。对转鼓系进行有限元模态分析,可以避免结构共振的发生。通过UG建立了转鼓系的几何模型,并利用Hypermesh对几何模型进行了六面体网格划分。采用接触对与MPC算法,实现了零部件之间不连续网格的连接。基于BlockLanczos算法,在Ansys中对转鼓系有限元模型进行了特征值提取,得到了转鼓系在有、无离心预应力下的前8阶固有频率与振型。研究表明,转鼓系在给定工作转速下,不会发生结构共振。离心预应力对固有频率的低频成分影响较大,而对中高频成分影响较小。研究结论为整机瞬态动力学分析与转鼓系结构优化研究与设计提供了依据。     

甲糖分离机转鼓破裂事故的研究分析

通过现场检查、试样检测和应力分析,确定转鼓壁厚严重减薄是该离心机事故的主要原因,而转鼓壁厚减薄的主要原因是糖浆液中的微晶粒磨损和冲蚀转鼓。建议对使用10年以上的离心机转鼓的壁厚、焊缝、硬度等需进行安全检测。     

卧螺离心机转鼓主要参数对其模态的影响

研究清楚离心机转鼓参数与转鼓应力、变形的关系，是保证其在安全的工作状态下，对转鼓进行参数优化的基础。在诸多参数中，对转鼓3个主要参数：转速、转鼓壁厚和液池深度进行分析研究。结果表明，各种载荷下转鼓的最大径向位移均与转速的二次方成比例，且随着转速的增加，会导致转鼓径向变形增大；正常工况（Fw＋Pc）下的应力SINT（SINT为第三强度理论的等效应力）最大值随着转鼓壁厚的减小而增大，但增大的幅度较小；转鼓的总径向位移最大值和物料离心压力引起的径向位移的最大值均随着液池深度的增加而增大，但增长速度缓慢；转鼓自身质量离心力产生的径向位移与转鼓的液池深度无关。这些数据将为己有的卧螺离心机的改造优化和工程实际应用提供设计依据。     

On the simulation of a gravitational field by a centrifugal field

Since there are definite limits on the ratio of density to Young's modulus for all materials, small-scale model studies of self-weight buckling can only be made by an artificial intensification of the gravitational field. This is most easily achieved by the use of a centrifuge, but difficult questions immediately arise. Stability is a dynamic phenomenon, and since the centrifuge will manifestly fail to reproduce either the precise dynamic or the precise static environment of the prototype structure, the behaviour of the rotating model presents us with a potentially complex problem in the stability of motion.

In this paper the forces acting on a general vibrating model in a rotating co-ordinate frame are first classified: they include the simple static conservative centrifugal force which models in an approximate fashion the gravitational field, and two spurious gyroscopic forces which have no counterpart in the prototype. It is then shown for slender structures standing along a radius of the centrifuge that the extraneous dynamic forces will not enter into a linear vibration analysis. Thus for small disturbances the rotating model will behave as a simple conservative system and the possibility of dynamic stabilization or destabilization can be excluded.

It remains to enquire how the eigenvalues of the gravity-loaded prototype will compare with the eigenvalues of the model under a radial centrifugal field of variable magnitude, and this question is answered by the study of a cantilevered strut. The critical load of the model is shown to be always less than the critical load of the prototype, so predictions will always be on the safe side. The fractional error varies approximately as the ratio of model size to centrifuge radius, and a method of improving this discrepancy is indicated.

Some preliminary large deflexion studies are finally presented.