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简述水力水力旋流器固—液两相流动数值计算与性能设计

收藏本文 2024-04-09 点赞:35756 浏览:161245 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:水力旋流器是一类常见的离心分离和分级设备,具有结构简单,操作方便,分离能力强等优点,广泛运用于选矿、造纸、化工等行业。水力旋流器在进行固液分离时,其内部流动形式复杂,流体绕其轴线作强旋流动,为高强度湍流,有着内旋流、外旋流、短路流、循环流等多种流型以及空气柱等特点。水力旋流器的分离性能受操作情况、物性参数和外形结构等多种因素的影响,由此,通过数学策略对水力旋流器进行论述浅析非常困难。由于水力旋流器内流场的上面陈述的特点,至今还没有一套准确、通用的论述公式来描述水力旋流器的流场特性和指导水力旋流器的结构设计。在实际中,水力旋流器的设计往往依靠长期积累的一些经验公式和借鉴现有的成型产品。本论文以实际工程要求出发,参照相关经验公式和现有产品,设计了一种常规型水力旋流器,并利用当前流行的CFD技术,选用SSG-R湍流模型对设计的水力旋流器内的流动状态进行计算,模拟了不同液相粘度、不同颗粒浓度、不同颗粒粒径下水力旋流器内的流场特点,预测了其在不同物性参数介质下工作的分离性能。本论文模拟出了水力旋流器内部的外旋流、内旋流、短路流和循环流等特点;获得了压力、速度等分布规律;预测得到了不同物性参数下水力旋流器的分离效率;浅析了物性参数对水力旋流器内流动特性和分离性能的影响规律。在进行数值浅析计算的同时,本论文还根据设计参数制造了水力旋流器模型,并进行了分离性能的实验验证。实验结果表明,通过数值仿真计算预测的水力旋流器级效率曲线和压降曲线与实验值比较吻合。这说明本论文对水力旋流器进行在边界条件上的简化处理以及所选用的湍流模型是合理的。关键词:水力旋流器论文性能论文效率论文CFD论文

    摘要5-6

    ABSTRACT6-10

    第一章 绪论10-16

    1.1 概述10

    1.2 水力旋流器的工作原理10-11

    1.3 水力旋流器工作性能的评价指标11-13

    1.3.1 分离效率11-12

    1.3.2 级效率12

    1.3.3 分离粒度12-13

    1.3.4 压力降13

    1.4 国内外水力旋流器的探讨近况及进展13-15

    本章小结15-16

    第二章 水力旋流器的两相分离的基本论述16-21

    2.1 水力旋流器中的流体流动16

    2.2 流体旋转运动的基本方程16-18

    2.2.1 自由涡运动17-18

    2.2.2 强制涡运动18

    2.2.3 组合涡运动18

    2.3 两相流体中固体颗粒的受力浅析18-20

    本章小结20-21

    第三章 水力旋流器结构设计21-25

    3.1 水力旋流器结构参数对分离性能的影响21-22

    3.1.1 柱段21

    3.1.2 进料管21

    3.1.3 锥段21-22

    3.1.4 底流口22

    3.1.5 溢流口22

    3.2 本论文水力旋流器结构设计的依据22-24

    本章小结24-25

    第四章 水力旋流器内流场数值模拟25-57

    4.1 水力旋流器数值模拟的论述基础25-30

    4.1.1 CFD 技术概述25

    4.1.2 CFX 软件介绍25-26

    4.1.3 数值离散策略26-27

    4.1.4 离散格式27

    4.1.5 湍流的模拟27-30

    4.2 水力旋流器的数值模拟30-36

    4.2.1 数值模拟的一般步骤30-31

    4.2.2 水力旋流器的计算模型建立和网格划分31-34

    4.2.3 计算域设定及边界条件的建立34-36

    4.3 计算结果及浅析36-46

    4.3.1 水力旋流器内流场特点36-46

    4.4 水力旋流器的分离性能的预测46-49

    4.4.1 级效率曲线46-47

    4.4.2 压降性能曲线47-49

    4.5 物性参数对水力旋流器分离性能的影响49-55

    4.5.1. 液相粘度对流场的影响49-50

    4.5.2 粘度对速度场的影响50-53

    4.5.3 粘度对压力分布53-54

    4.5.4 粘度对分离效率的影响54-55

    本章小结55-57

    第五章 水力旋流器分离性能实验验证57-66

    5.1 水力旋流器验证实验的目的和作用57

    5.2 实验系统57-60

    5.2.1 动力系统58-59

    5.2.2 流量调节系统59

    5.2.3 计量系统59

    5.2.4 物料存储系统59-60

    5.2.5 实验对象60

    5.3 实验物料60-61

    5.3.1 不同粘度液相物料60-61

    5.3.2 不同粒径的固相颗粒61

    5.4 实验案例61-63

    5.4.1 清水分离性能试验61-63

    5.4.2 粘性流体分离性能试验63

    5.5 试验数据及处理63-64

    5.6 实验结果浅析64-66

    结论与展望66-68

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