新型浮选装置中介质驱动涡轮运动和轴向真空的形成机理及实验研究

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在对现有机械搅拌式浮选机和喷射式浮选机的工作原理进行分析后,结合冲击式水轮机的工作方式,提出了一种新型浮选机。本文对新型浮选机有了相关了解后,考虑设计一种利用介质驱动叶轮旋转吸气的搅拌机构(以下简称搅拌机构),以多个喷嘴倾斜冲击叶轮的方式,使叶轮受力旋转。在高速喷射流的作用下,叶轮在新型浮选机中旋转并在中心区域形成真空负压区,进而进行吸气。文本设计并制作了搅拌机构,从理论的角度出发对搅拌机构进行可行性分析,并简述了叶轮在喷射流作用下的受力情况以及叶轮旋转时吸气量与叶轮转速之间的关系等,同时为了了解其具体的工作方式,也进行了一些相关试验。在理论分析以及实践的基础上,对搅拌机构的工作原理进行了深入了剖析。利用计算流体力学(即CFD)中的Fluent软件对所设计的利用介质驱动叶轮旋转吸气的搅拌机构进行了喷射流冲击叶轮叶片的相关模拟,从计算流体力学的角度去分析叶轮叶片在受到喷射流冲击时的叶片受力大小和射流的作用方式,同时也模拟出射流在介质中对叶片的冲击效果和叶轮受射流冲击时的局部的流场情况,为叶轮的进一步设计和优化做出理论依据。本文所做工作的主要内容有:1.通过设计制作搅拌机构模型,确定模型各部件的尺寸,对其工作方式的效果进行实际试验,从实验的角度去探索其工作的优缺点。2.以流体力学的理论知识为基础,对搅拌机构进行理论探索,分析出其在喷嘴喷射出高速有压矿浆流冲击之下的受力大小与叶轮转速之间存在一种线性关系,进而分析出其在工作时,在叶轮中心处形成的真空负压区时,得出吸气量与叶轮转速也存在一种线性关系,从而从理论上指导对新型浮选机的进一步改进工作,为后序提高叶轮转速和吸气量提供理论基础;3.通过试验验证新型浮选机吸气量与叶轮转速的关系;4.利用计算流体力学软件,对搅拌机构进行计算模拟,以喷射流与叶轮局部的相互作用为研究对象,模拟出叶轮叶片受力面的受力情况,射流经出口喷射后与介质的相互作用而导致的局部流场分布,为深入了解新型浮选机的工作方式奠定基础。
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