新型动态扫流板框压滤机过滤过程研究

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板框压滤机是固液分离过程应用较为广泛的一种过滤设备。面对工业化的迅猛发展,为了适应发展的需要,板框压滤机的结构也在进行不断地改善。一种新型动态扫流板框压滤机通过采用圆形滤框和对角切向进料方式,以期实现提高过滤速率、改善过滤效果的目的。本文采用计算流体动力学(CFD)和实验研究两种方法对对角切向进料板框压滤机滤室内的过滤过程进行了研究。通过实验研究,观察了不同进料方式的滤室内的流动形态,测定和对比了不同进料方式的过滤速率,结果表明,相对传统的中心进料方式,对角切向进料方式有明显的优势。采用计算流体力学软件FLUENT通过选择标准k-ε模型、欧拉-欧拉多相流模型、多孔介质模型等建立了动态扫流板框压滤机三维几何模型,模拟计算得到了滤室内部流体流动的过滤速度分布、压力分布、固含量分布以及湍流结构,数值模拟与实验得到的过滤速率变化趋势(平均误差在15%以内)、过滤时间、滤室内颗粒的运动轨迹、滤饼的形成规律都基本一致,从而验证了数值模型的可行性和准确性。利用建立的数值模拟模型,对不同参数变化(过滤介质孔隙率、物料粒度、进料压力和进料浓度)对过滤效果的影响进行了计算和分析。结果表明,当过滤介质孔隙率增加时,过滤速率加快,滤液含固量也相应增加;当颗粒平均粒径增大,过滤速率增加,滤饼的含湿量降低;当进料压力提高时,滤饼含湿量降低,过滤速率增加,过滤速率的衰减也增大;当进料浓度增加时,过滤速率减小,衰减的速度加快,达到稳态的时间缩短,滤液含固率和滤饼含湿量降低。由于高浓度过滤过程的数值模拟目前还未有公开发表的相关报道,本文的研究是对新型动态扫流板框压滤机过滤过程的数值模拟的初步尝试。但研究结果仍可为板框压滤机的过滤过程的数值模拟和优化设计提供参考和借鉴。
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