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详细解析旋流器的溢流管结构

时间:2019-07-23
设计、加工的内置挡板溢流管结构,溢流管挡板下端与溢流管下端齐平,将沿溢流口出料方向的挡板长度定义为lb,沿溢流管径向挡板宽度定义为wb。不同规格挡板参数见表1。内置挡板底流管结构,底流管挡板顶端与底流口上端齐平。将沿底流口出料方向的挡板长度定义lb',挡板沿径向分布且宽度wb'与底流管内径相同,挡板均采用厚度0.4mm亚克力薄板粘接在溢流管与底流管内,其只影响出口管内部流场,对流动截面的影响可忽略不计。
 
另外底流管只起到稳定流场的作用,对分离无影响。由于底流口一般较小,所以底流口内构件结构对分离性能影响的相关资料有限。人们又对溢流管壁厚进行研究,发现锥形厚壁有助于提高分离效率,但压降也随之提高。
 
为提高水力旋流器的分离性能该研究是很有必要的。首先用小直径(内径50mm)水力旋流器作为本次试验的对象,渐近线进口与圆柱段截面为18mm×5mm矩形,溢流管插入深度60mm。实验物料(W10棕刚玉微粉)、流程图及相关实验检测设备等都相同。
 
我们先把水力旋流器的顶端出口结构对其分离性能有着重要影响,主要从形状、直径、壁厚以及插入深度等方面进行实验和数值模拟研究。通过在溢流管顶端加锥台结构减少短路流区域,发现细颗粒分离效率有所提高,而其对于水力旋流器压降无明显影响。
 
关于溢流管结构对水力旋流器分离性能影响方面的研究采用数值模拟的人较多,实验验证相对较少。国内研究人员设计了多种溢流管结构,对小直径水力旋流器溢流管插入深度、壁厚进行实验研究,发现溢流管各个参数对水力旋流器压降和分离效率均有不同程度影响,溢流管形状和直径对水力旋流器分离性能影响较大,其插入深度和壁厚的影响相对较小。
 
其次,在底流管内设计了不同结构的挡板,发现这种新型底流管结构可显著提高分离效率。这种新型结构还需要进一步的在工业中实践。我们知道水力旋流器的底端出口对分离与分级效率有一定的影响,但对于底流管的研究十分有限。
 
锥形溢流管和不同直径的常规直管式溢流管,通过数值模拟的比较研究,认为溢流管直径增大会导致分离与分级效率降低;减小溢流管直径,水力旋流器压降迅速增大。再就是为了提高水力旋流器的分离性能,我们以筒体直径为50mm的小直径水力旋流器为对象,首先在溢流管内设计了不同规格的挡板,实验研究了这种新型溢流管结构对水力旋流器分离性能及其流场稳定性的影响,发现此种结构可消除水力旋流器中的“空气柱”,整体压降也显著降低。
 
拿5种底流管形式与常见直管形式相比,发现分离效率有所提高,但处理量下降。在底流管处通过增加泵来增大分流比,结果发现效果与增大底流管直径类似,虽然处理量变大,但分离粒径也随之增大,对压降无显著的影响。
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