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离心机转鼓结构对分离性能的影响

2018-05-26

  结构,待处理物料由进料管引入螺旋推料器。转鼓与螺旋推料器以一定的速度差同向高速旋转,物料被加速后进入转鼓,在离心力场的作用下,较重的固相物沉积在转鼓壁上形成沉渣层。推料器将沉积的固相物连续不断地推至转鼓锥段,经排渣口排出机外。较轻的液相物形成内层液环,由转鼓大端溢流口溢出转鼓,经排液口排出机外。

离心机结构尺寸较长。为减少网格数量、缩短数值模拟时间,对其模型进行简化,将螺旋推料器的叶片作为无厚度的片体处理。网格划分可分为结构网格和非结构网格。结构网格即在拓扑结构上相当于矩形域内的均匀网格,其节点定义在每一层的网格线上,且每一层节点数相等,在处理边界问题时更加准确,但对于具有复杂外形的贴体,其结构网格生成比较困难。非结构网格没有规则的拓扑结构,网格节点分布较随意,网格划分更加灵活,但其计算时需要占用较多的计算机资源。数值模拟的精度主要取决于网格质量,并不取决于结构网格还是非结构网格。本文研究的离心机的螺旋推料器具有很多螺旋叶片,难以划分结构网格。

  进行数值模拟计算时,选用压力耦合方程的半隐算法求解压力和速度场。由于离心机模型采用四面体网格,而压力插值格式适用于四边形或六面体网格,所以本文选择Standard压力插值格式,其余的离散化方式均选择二阶迎风格式。

  数值模拟计算步骤:

  ① 利用单相流模型,求出清水的稳定流场。

  ② 采用DPM,在清水流场的基础上向流场中加入固相颗粒,对离散相与连续相进行耦合计算,利用随机轨道模型求出颗粒在离心机内部的分布情况。然后对离心机固液两相流场的速度、压力及湍流动能进行分析,得到速度场、压力场及湍流分布规律,并分析其流场和分离性能之间的关系。

  ③ 以相同方式研究不同结构参数和运行参数对离心机分离性能的影响。

  在锥段长度不变的条件下,煤泥浆进入螺旋流道的入射速度随长径比的增大而降低。长径比为3.8时,入射速度为40.20 m/s;长径比增大到4.5时,入射速度降低为38.30 m/s。可见,长径比的增大不仅可以从距离上延长煤泥浆在离心机的停留时间,也可以从速度上延长煤泥浆的停留时间,有利于提高离心机的分离效果,降低排渣的含水率。

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