旋流過濾器分離機理研究.pdf

1、旋流過濾器是一種多機理、多功能化的新型固液分離設備。它將旋流與過濾結(jié)合成一個有機的整體,兼具水力旋流器的無運動部件、操作方便等優(yōu)點,同時又引入了過濾機理,使旋流器的分離性能得到了有效的改善,應用領域更為廣闊。
　　 本文根據(jù)軸流導葉式水力旋流器的基本結(jié)構(gòu),設計和制造了旋流過濾器樣機,在實驗室內(nèi)對其進行了分離性能進行實驗研究,優(yōu)化了過濾筒長和過濾錐角兩個主要結(jié)構(gòu)參數(shù),確定小錐角和短筒段的基準結(jié)構(gòu)方案;同時分析了入口流量、底流率、進

2、料濃度等操作參數(shù)和物性參數(shù)對分離效率、壓降和過濾流量的影響規(guī)律。實驗得出:懸浮液濃度的增大,過濾流量和分離效率都呈先升后降的駝峰狀變化,壓降增大趨勢變緩,漸趨穩(wěn)定;底流率的增加,分離效率升高,壓降降低,過濾流量減少;入口中位粒徑的增大,分離效率明顯上升;物料的粘度增加,分離效率下降,物料性質(zhì)對壓降的影響較小;過濾介質(zhì)孔徑增加,分離效率下升,壓降下降,分離效率的變化比壓降更明顯,簡體和錐體的規(guī)律相一致;相對于過濾錐,過濾筒是降低旋流過濾器

3、底流細顆粒含量的主要原因之一,且隨著過濾孔徑的增大,底流液中細顆粒的含量降低。在實驗研究的基礎上,提出了將筒體改成實體的改進結(jié)構(gòu),優(yōu)化得到了60mm長筒體的結(jié)構(gòu)。將實驗研究的旋流過濾器與同尺寸的水力旋流器進行對比實驗,得出旋流過濾器比水力旋流器的分離效率和壓降都略低,且隨著絲網(wǎng)孔徑的增加而降低。針對旋流過濾器獨有的兩個澄清流的特點,提出用“效率壓降比”和“分離綜合指標”對旋流過濾器進行性能評價的方法,并分析得到小孔徑的性能優(yōu)于同尺寸的水

4、力旋流器。對比實驗結(jié)果表明,旋流過濾器能夠有效降低能耗,提高生產(chǎn)能力,并能在入口流量較高的條件下達到良好的分離效果。針對基準結(jié)構(gòu)的旋流過濾器進行建模、網(wǎng)格劃分并確定邊界條件,采用Reynolds應力模型(RSM)對軸流式旋流過濾器內(nèi)部湍流場進行了數(shù)值模擬。分析得到柱段存在明顯的壓力和速度衰減迅速的現(xiàn)象,并分析旋流過濾壓力損失以及相關(guān)壓力損失形成原因,提出新的分離結(jié)構(gòu),并進行了分析對比。通過顆粒的受力分析,計算出旋流過濾器能夠分離的最小直