旋流分離器壁面磨損的分析研究.pdf

1、旋流分離器是利用離心力對密度不同的混合液進行分離的分離設(shè)備，由于無運動部件，具有結(jié)構(gòu)簡單等許多優(yōu)點，在眾多工業(yè)部門獲得了廣泛的應(yīng)用，滴灌首部系統(tǒng)中使用旋流分離器對泥沙進行初步分離，效果顯著。在實際運行過程中逐漸顯現(xiàn)出一些問題，其中旋流分離器壁面的磨損，已成為嚴(yán)重制約其應(yīng)用與發(fā)展的首要問題。本文針對旋流分離器壁面存在的嚴(yán)重磨損問題，采用理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法，研究旋流分離器壁面的磨損情況，探討旋流分離器壁面磨損的機理。

2、　　首先，介紹材料表面產(chǎn)生沖蝕磨損的過程及影響因素，建立壁面磨損預(yù)測模型，計算固液兩相流對旋流分離器壁面的磨損程度。得知：旋流分離器壁面的磨損為局部磨損，壁面磨損嚴(yán)重的區(qū)域有：①旋流分離器入口正對壁面處；②旋流分離器分離錐段壁面；③旋流分離器錐體末端與底流管結(jié)合處。圓柱段壁面的磨損呈“扇形”分布，具有連續(xù)性；圓錐段的磨損具有隨機性；錐段底部與底流管結(jié)合處的磨損出現(xiàn)突變，磨損值出現(xiàn)明顯峰值。
　　其次，運用流固耦合研究方法對流場與壁

3、面的作用進行單相耦合分析。結(jié)果表明：旋流分離器內(nèi)流場的不斷變化導(dǎo)致其內(nèi)壁出現(xiàn)微小的位移變化，同時底流管處出現(xiàn)微小的應(yīng)變及應(yīng)力集中，量變導(dǎo)致質(zhì)變，使旋流分離器的內(nèi)壁材料出現(xiàn)性能的改變，從而降低了旋流分離器壁面的耐磨度。
　　再次，研究結(jié)構(gòu)參數(shù)、操作參數(shù)及物性參數(shù)對壁面磨損的影響。研究表明：①入口面積主要影響的是入口處壁面的磨損，入口面積越小，壁面受到的磨損增加；②旋流分離器采用阿基米德螺旋線入口形式，能夠有效地增大顆粒回轉(zhuǎn)半徑，減少

4、顆粒對壁面的沖擊作用；③壁面最大磨損率與速度的2.52次方成正比例相關(guān)；④磨損位置與顆粒粒徑有直接關(guān)系，不同粒徑對旋流分離器造成的最大磨損位置有所不同；⑤顆粒體積分?jǐn)?shù)會影響旋流分離器磨損量的變化。為進一步完善和改進設(shè)計、優(yōu)化結(jié)構(gòu)尺寸以提高設(shè)備工藝性能奠定基礎(chǔ)。
　　最后，整體闡述旋流分離器壁面產(chǎn)生磨損的機理，提出抗磨損措施。旋流分離器的抗磨損可以從以下幾個方面進行：①優(yōu)化旋流分離器結(jié)構(gòu)，如采用適當(dāng)?shù)娜肟谛问降?；②改進制造加工工藝，