基于FLUENT的干法磁分離機(jī)理的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快,工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢水、廢氣和煙塵對(duì)人類賴以生存的環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重危害,如何控制工業(yè)生產(chǎn)排放的廢物對(duì)環(huán)境的污染也越來(lái)越受到人們的廣泛關(guān)注。根據(jù)工業(yè)廢水、廢氣和煙塵中含有的顆粒物具有一定磁性的特點(diǎn),研究結(jié)果表明:采用高梯度磁分離技術(shù)處理廢水、廢氣和煙塵中的有害微粒是一個(gè)有價(jià)值的研究方向。但就高梯度磁分離理論來(lái)說(shuō),由于高梯度磁分離機(jī)理比較復(fù)雜,雖然目前已有部分學(xué)者建立了部分高梯度磁分離過(guò)程的數(shù)學(xué)模型,但其流固兩相的流

2、體力學(xué)方程十分復(fù)雜,其中部分方程還是非線性的,這樣對(duì)方程的求解就變得更加困難。為此,借助計(jì)算機(jī)對(duì)高梯度磁分離過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬,通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析揭示高梯度磁分離過(guò)程中磁分離的機(jī)理和在此過(guò)程中影響分離效率的主要因素,這對(duì)高梯度磁分離技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用極為重要。
　　本文首先從分析高梯度磁分離過(guò)程中顆粒的運(yùn)動(dòng)著手,將流體視為連續(xù)介質(zhì),而磁性顆粒為離散體系,綜合考慮顆粒所受磁場(chǎng)力、流體曳力等情況,基于單絲模型建立了高梯度磁場(chǎng)捕集磁性微

3、粒的動(dòng)力學(xué)模型,并考慮多根絲的情形,提出多絲模型的計(jì)算方法,為進(jìn)一步的數(shù)值計(jì)算和的實(shí)驗(yàn)研究提供理論基礎(chǔ)。其次,應(yīng)用計(jì)算流體軟件FLUENT對(duì)高梯度磁分離過(guò)程中氣固兩相流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬,數(shù)值計(jì)算主要考察氣流速度、磁場(chǎng)強(qiáng)度、顆粒直徑、顆粒磁性和介質(zhì)填充率等因素對(duì)捕集效率的影響。最后,對(duì)高梯度磁分離過(guò)程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,并將數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行定性比對(duì)分析,證明了本文所建立模型的適用性以及數(shù)值模擬預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性與準(zhǔn)確性。研究結(jié)果表明:高梯

4、度磁分離過(guò)程中,磁場(chǎng)作用力、流體曳力是磁介質(zhì)捕磁性微粒的主導(dǎo)作用力;在0~60μm粒徑范圍內(nèi),磁介質(zhì)對(duì)大粒徑顆粒的捕集效率較高,隨著粒徑的減小,捕集效率逐漸減小,但當(dāng)顆粒直徑大于60μm時(shí),顆粒所受的流體曳力也相應(yīng)增大,使捕集效率下降;在高梯度磁分離過(guò)程中較強(qiáng)的顆粒磁性、較高的外磁場(chǎng)強(qiáng)度、較低的氣體流速均有利于顆粒的捕集;分選空間內(nèi)磁介質(zhì)的填充率對(duì)捕集效率影響也較大,磁介質(zhì)的填充率越大,顆粒的捕集效率越高,但填充率也并非越大越好,太大的