可调底流口型旋流器的数值模拟及性能研究

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本文针对旋流器的底流口不能在线调节的问题,设计了一种带有锥形调节结构的底流口。  为分析带有可调型底流口旋流器的分离性能,设计了Φ50mm旋流器,利用ICEM进行结构化网格划分,采用FLUENT6.3软件进行压力、速度分布的数值模拟分析,结果表明:固定底流口的切向速度和压力稍大于可调底流口;可调底流口的速度、压力分布对称性较好,能够改善旋流器内部流场的稳定性;可调底流口的直径在原始底流口直径的0.7~1倍范围内,其流场特性和经典模型相吻合,否则其锥段流场出现较大的摆动,降低旋流器的分离性能。  在数值模拟的基础上,研制了Φ50mm旋流器样机并进行了固液分离性能对比试验,试验结果表明:可调底流口结构对旋流器的浓度、流量比、分级效率等的影响趋势与固定底流口一致;因可调底流口的实际流出面积比固定底流口大、流出面积变化率比固定底流口小,配置可调底流口时旋流器的处理量较大,并且随底流口增大流量比和底流浓度的变化幅度小于固定底流口;可调底流口当量直径小于原始底流口直径的0.7倍时,因底流浓度高和粒度较大出现间断性的堵塞。实验室试验结果与数值模拟结果基本吻合。  在数值模拟和实验室试验的基础上设计了Φ350mm分级旋流器的可调型底流口并进行工业试验,试验结果表明:可调底流口可以获得与固定底流口相当的分离性能,可以满足工业应用要求。  理论分析与实验室试验相结合,研发的在线可调型旋流器可以达到不停机改变旋流器性能的目的,并可以有效降低更换备件的劳动强度,对可调底流口在现场的推广应用具有一定的指导意义。
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