齐大山铁矿粗细分级旋流器数值优化试验研究

为提高齐大山铁矿选矿厂[?]660 mm粗细分级水力旋流器的沉砂产率,从而增大后续重选作业的给矿量,基于数值模拟方法系统考察了水力旋流器结构参数对水力旋流器分离性能的影响。结果表明：增大沉砂口直径和柱段高度可以有效提高各粒级在沉砂中的分配率,而增加溢流管直径和小锥锥角则相反。基于数值试验结果进行了粗细分级水力旋流器工业试验,与原旋流器相比,优化后的旋流器沉砂产率提高了7.67个百分点,在保证分级效率的前提下可以有效提高沉砂产率。优化后的水力旋流器可以有效增加重选作业给矿量,并为同类型矿山的水力旋流器结构设计提供参考。     

圆柱旋流器液固两相流场的数值模拟

采用混合模型建立了圆柱旋流器内液固多相流动的数学描述,并用雷诺应力模型描述湍流,对圆柱旋流器的多相流流场和随时间变化的分离机理进行三维数值模拟,得到了旋流器内不同截面上的速度分布和不同时间的体积分布状况。数值计算结果为前人的试验和理论总结提供了有力的支持,对旋流器的进一步研究有指导意义。     

铜山口铜矿水力旋流器数值优化试验研究

为提高大冶有色铜山口铜矿选矿厂FX500水力旋流器的分级精度、降低底流夹细量,通过数值模拟方法系统考察了旋流器结构参数和操作参数对旋流器分离性能的影响,结果表明：①适当增加入口流速、降低给矿浓度,可从整体上降低底流夹细量和溢流跑粗量;②适当增大柱段高度和小锥锥角,可进一步降低底流夹细量;③适当增大沉砂口上锥角角度,对底流中的微细粒级有洗涤作用,能进一步降低底流夹细量;④现场对比试验证实,旋流器结构优化后底流-75 μm粒级夹细率下降了1.78个百分点。研究结果为铜山口铜矿水力旋流器的优化与改造提供了技术支撑。     

水力旋流器流场的CFD模拟研究

采用计算流体力学CFD应用软件CFX10.0对水力旋流器流场进行数值模拟。实验运用Pro/E建模,选用k-ε湍流模型对水力旋流器可以进行比较全面准确的数值模拟。通过单相流数值模拟实验,对水力旋流器内部不同部位的流场进行描述,为从理论上对水力旋流器进行结构优化提供了一条新的途径。     

双溢流管旋流器分离性能的数值模拟与试验研究

针对普通溢流管旋流器难以得到细粒径、窄粒级产品等难题,提出一种双溢流管旋流器,利用CFD数值模拟软件,对比分析普通旋流器和双溢流管旋流器内部流场和分离性能。模拟结果表明:双溢流管旋流器内流体的切向速度增大,轴向速度和径向速度减小,分离得到的内溢流产品明显细于普通溢流。试验结果表明,对中位粒径为39.8μm的进料,经双溢流管旋流器一次分级后得到中位粒径分别为61μm、16μm和24μm的3种窄粒级产品,针对-45μm颗粒,双溢流管旋流器的综合分级效率较普通旋流器提高了1.26%,分级效果更好。     

湍流对水力旋流器内颗粒运动行为影响的数值模拟研究

分析了水力旋流器内固体颗粒所受到的随机作用力湍流脉动的影响,认为湍流频率的变化对颗粒与流体间的跟随性有显著的影响。在此基础上对不同粒径的固体颗粒的运动轨迹进行了数值模拟,进一步形象直观地描述了湍流对固体颗粒运动行为的影响。     

中心曲面锥型旋流器分离性能的数值模拟

针对普通旋流器所存在的溢流跑粗问题,提出一种带有中心曲面锥的水力旋流器,利用中心曲面锥结构引导内旋流中一部分粗颗粒到外旋流重新参与分离,减少溢流跑粗。通过数值模拟对比分析了中心锥型旋流器和中心曲面锥型旋流器的流场特性和分离性能。对比结果表明,将中心锥改进为中心曲面锥后,中心锥体附近流体的径向速度增大,进一步强化了内旋流中粗颗粒向外旋流的运动,减小了粗颗粒进入溢流的概率;切向速度变大,有利于颗粒的离心分离;轴向速度减小,颗粒分离时间延长,分离更充分;湍动能减小,流场更加稳定。模拟结果显示,与中心锥型旋流器相比,中心曲面锥型旋流器溢流中≥35 μm 颗粒含量相对减小 11.08%,≥35 μm 颗粒的分级效率提高了 4.04 个百分点。     

中心曲面锥型旋流器分离性能的数值模拟

针对普通旋流器所存在的溢流跑粗问题,提出一种带有中心曲面锥的水力旋流器,利用中心曲面锥结构引导内旋流中一部分粗颗粒到外旋流重新参与分离,减少溢流跑粗。通过数值模拟对比分析了中心锥型旋流器和中心曲面锥型旋流器的流场特性和分离性能。对比结果表明,将中心锥改进为中心曲面锥后,中心锥体附近流体的径向速度增大,进一步强化了内旋流中粗颗粒向外旋流的运动,减小了粗颗粒进入溢流的概率;切向速度变大,有利于颗粒的离心分离;轴向速度减小,颗粒分离时间延长,分离更充分;湍动能减小,流场更加稳定。模拟结果显示,与中心锥型旋流器相比,中心曲面锥型旋流器溢流中≥35 μm 颗粒含量相对减小 11.08%,≥35 μm 颗粒的分级效率提高了 4.04 个百分点。     

锥角对水力旋流器流场及分离性能影响的数值试验研究

为了考察锥角对水力旋流器内部流场和分离性能的影响，针对实验室[?]50 mm水力旋流器，采用Fluent软件中RSM湍流模型、VOF和Mixture多相流模型进行了系统的数值试验研究。流场模拟结果表明，在相同操作条件下，增大锥角，空气柱直径增大，湍流强度增加，压强和压强梯度均明显增加，从而导致整体能耗增加；切向速度随锥角增大明显升高，轴向速度变化不大，但LZVV逐渐向器壁移动，分流比逐渐降低。颗粒分离模拟结果表明，增大锥角会导致分离粒度增加，各粒级分离效率降低；小锥角容易造成“底流夹细”现象，大锥角容易引起“溢流跑粗”现象。研究结果为水力旋流器锥体的结构选择和设计提供了参考。     

旋流器流量分率的数值模拟研究

运用数值模拟的手段,借助Fluent软件对特定旋流器流量分率进行了数值模拟研究,定量地得到溢流口及入口结构、进料流量以及压降比同流量分率的关系,对所得结果进行全面系统的分析,进一步明确了影响流量分率的主要因素,所得结果准确真实,可指导旋流器的设计及应用。     

动态水力旋流器流场数值模拟研究

动态水力旋流器具有分离效率高、压力损失小、处理量及处理量变化范围大等优点,是近年来研究比较多的除尘和油水分离设备.本文基于计算流体力学原理,利用流体力学FLUENT对中心进料式动态水力旋流器内部流场进行了研究和分析.通过模拟,可以准确地反映流场内部情况,从而对动态水力旋流器的分离效果及其性能进行预测并指导设计旋流器结构,为动态水力旋流器的优化设计提供依据.     

用小锥角旋流器分离微细颗粒的试验研究

叙述了水力旋流器的生产能力、分离粒度和分离效率的概念,针对微细颗粒粒度很小的特性,设计了一个细长型的小锥角固液旋流器,直径60mm、锥角1.5°,通过试验得出了其生产能力、分离效率的数据,并与理论计算的结果进行了对比.结果表明设计的细长型固液旋流器不但很好的解决了传统小直径旋流器生产能力过小的缺陷,还有较高的分离效率.     

溢流管深度对水力旋流器分离效率的影响

介绍了水力旋流器的工作原理,用计算流体力学软件FLUENT分别对不同溢流管深度的水力旋流器内部流场进行了数值模拟。根据模拟计算结果分析了旋流器内流场的速度分布和分散相浓度分布,讨论了溢流管深度对旋流器分离效率的影响。     

旋流器内部流场的数值模拟研究

通过FLUENT的前处理GAMBIT建模、计算网格划分和给定边界条件,运用RSM湍流模式和MIXTURE多相流模型,对动量方程采用二阶迎风差分格式离散,采用SIMPLE方法对速度和压力进行耦合求解,得到旋流器内的径向、轴向和切向速度分场、速度流线图以及压力场。结果表明:中心轴线附近静压较低,而动压梯度变化比较大;切向速度总体变化趋势是由内向外先增大后减小,而且切向速度方向的一致性证明内外螺旋方向的一致性;由轴向速度得出零速度包络面的存在,为旋流器的优化和改进提供了理论依据。     

溢流管外壁环形齿对旋流器的影响分析

增加溢流管外壁环形齿结构是抑制水力旋流器溢流跑粗的一种手段。为了研究环形齿结构对水力旋流器流场的影响,通过建立水力旋流器的3D模型,并利用Fluent软件进行数值模拟,最后从压力、速度、颗粒运动3个方面进行分析。根据分析结果,环形齿结构在抑制溢流跑粗的同时,会降低旋流器内部流体的压力及速度,并增加分开粒径,对旋流器的分离工作不利,需要通过其他手段克服。     

湍流对旋流器分离和分级的影响

根据旋流器的流场理论,分析了旋流器内湍流运动对物料分离效率和分级精度的影响,介绍了降低湍流强度的一些方法。     

单入口水力旋流器内速度分布特性的数值模拟

旋流分离是在离心力场中利用介质问的密度差,将分散相从连续相中分离出来的一种技术方法．其中分散相可以是固体颗粒也可以是液滴,连续相可以是液体也可以是气体。旋流分离没备虽结构简单,但其中的流动与分离过程却相当复杂。不仅是典型的多相湍流而且是有四流的强旋流动。为了揭示旋流分离管中的流动规律,进而对其技术特性进行较为科学的预测或评价,长期以来人们在实验模拟和外特性研究方面已做了大量研究。近年来数值计算和湍流模拟的迅速发展,为人们从流体运动的基本方程出发,利用数值模拟的方法更加系统深入地研究旋流管中的复杂流动等提供了新途径。对旋流器内流速分布的充分了解对于描述分散相粒子的运动轨迹、并依此来从理论上预洲分离效率是非常重要的,也为旋流器的结构和尺寸优化提供了可靠的依据。本义利用数值模拟技术、通过有限元分析软件Fluent在单相流情况下主要研究了旋流器内的切向、轴向以及径向的速度分布。     

氧煤比对水煤浆气化影响的数值模拟

用数值方法模拟了水煤浆气化过程中氧煤比对气化过程和出口煤气成分以及碳转化率的影响规律．总结了在具有复杂化学反应的高温、高压容器中，对水煤浆气化过程的数值模拟时经常遇到的问题和解决方法．得到了气化炉内的温度场、流场、浓度场以及出口粗煤气成分，其结果与工程实际相比非常接近；并利用得到的结果分析了影响水煤浆气化过程和出口煤气成分的主要因素即氧煤比，提出了提高出口煤气有效成分(cO H：)的措施．     

影响水力旋流器分离性能因素分析

简要介绍了水力旋流器的基本结构和工作原理,重点分析了影响水力旋流器分离性能的主要因素:包括物料性质的影响、结构参数和结构形式的影响等,并指出了水力旋流器今后的研究方向。     

旋流器内部流场的数值模拟方法研究

旋流器以其操作简单,运行成本低,物理尺寸小等优点广泛应用于化工分离行业。其内部流场情况对其分离精度及分离效率起着关键作用,准确模拟该流场具有重要意义。流场变量梯度高、旋流特征强,尤其中心空气柱的存在增加了其数值模拟的不确定性。借助CFD(Computational Fluid Dynamics)软件,对75 mm经典旋流器系统地进行了气-液两相流非稳态数值模拟,研究了湍流模型,压力-速度耦合方式以及离散格式对旋流器内部流场计算结果的影响,并将其空气柱直径、切向速度以及轴向速度进行对比。结果表明:RSM(Reynolds Stress Model)湍流模型可以较为准确地预测旋流器流场,仅在空气柱附近区域预测的速度值偏低。RNG k-ε(RNG k-epsilon)、Realizable k-ε(Realizable k-epsilon)以及Standard k-ε(Standard k-epsilon)湍流模型预测的该流场与实际流场存在较大差异。其中,RNG k-ε模型误差较Realizable k-ε以及Standard k-ε模型稍低;QUICK与Second Order Upwind离散格式在预测旋流器内部流场时差别不大。Third-order MUSCL,Power Law以及First Order Upwind离散格式没有求解出流场中完整的空气柱;SIMPLE,PISO及Coupled三种压力-速度耦合方式对计算结果的影响不大,相比较而言SIMPLE算法为较适合计算旋流器流场的压力-速度耦合方式。Coupled较其他2种算法在溢流管段预测的空气柱直径偏大,速度偏小,部分锥段空气柱直径偏小,速度偏大。