旋流器內(nèi)空氣柱的形成與發(fā)展及對分離的影響.pdf

1、旋流器是一種利用離心力場分離非均勻相物系的高效分離設(shè)備。其結(jié)構(gòu)簡單、成本低、處理量大、分離效率高，因而被廣泛應(yīng)用于化工、石油、采礦等諸多領(lǐng)域?？諝庵切髌髁鲌鲋械囊环N特有現(xiàn)象，它對旋流器的分離效率和能耗有重要影響，所以研究空氣柱的形成、發(fā)展及運動規(guī)律具有重要意義。
　　 本文借助流體計算力學(CFD)軟件FLUENT對固-液分離用旋流器進行了數(shù)值模擬研究。闡明了空氣柱的運動特征及流動參數(shù)分布，探討了空氣柱的產(chǎn)生和發(fā)展機理；研究

2、了結(jié)構(gòu)參數(shù)及操作參數(shù)對空氣柱直徑和形狀的影響；分析了空氣柱對旋流器分離效率和能耗的影響。
　　 本文的主要研究工作如下：
　　 (1)闡述了RANS方程、RSM模型、SIMPLE計算方法、邊界條件以及建模方法，總結(jié)了國內(nèi)外空氣柱的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。
　　 (2)利用GAMBIT前處理軟件對旋流器造型，采用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格與非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格結(jié)合技術(shù)對實體模型進行網(wǎng)格劃分，設(shè)置計算區(qū)域和邊界條件。
　　 (3)借助流體體

3、積函數(shù)模型對旋流器在不同條件下的三維湍流流場進行了數(shù)值模擬，得到了壓力分布、速度分布及空氣柱的體積分布規(guī)律，分析了旋流器內(nèi)流場特征，得到了空氣柱的運動規(guī)律，為分析空氣柱的產(chǎn)生、發(fā)展機理提供了依據(jù)。
　　 (4)采用隨機軌道模型計算了旋流器內(nèi)粒子的分級效率，通過對旋流器內(nèi)有無空氣柱條件下的粒子分級效率進行比較，闡明了空氣柱對分離效率的影響；通過分別計算旋流器內(nèi)無空氣柱條件下的壓力降，進而探討了空氣柱對能耗的影響。
　　 主

4、要研究結(jié)論如下：
　　 (a)空氣柱產(chǎn)生的主要原因是，由于旋流器的底流管和溢流管直接與大氣連通，進入旋流器的兩相流以強烈的螺線渦運動，當切線速度增大到一定數(shù)值，引起軸向負壓，空氣進入旋流器，在軸向負壓和流體對流傳輸?shù)墓餐饔孟?，空氣柱發(fā)展，直至穩(wěn)定。
　　 (b)旋流器流場的速度和壓力分布具有非對稱性；流場的湍流特性和非對稱性導(dǎo)致了空氣柱的不穩(wěn)定，空氣柱的不穩(wěn)定性又加劇了流場的不穩(wěn)定。
　　 (c)空氣柱形成和發(fā)