小流量圆柱形旋转流器颗粒分级性能的实验研究

• 作 者: 魏建飞
• 机 构: 北京工业大学
• 出 处: 北京工业大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 固液分离 水力旋流器 分离效率 分级效率

水力旋流器是应用非常广泛的分离非均相液体混合物的设备，尽管对旋流分离技术的研究不断深入，但将水力旋流器用于微细颗粒的分离仍然处于探索和发展阶段。其基本原理是将具有一定密度差的液-液、液-固、液-气等两相或多相混合物在离心作用下进行分离，优点是分离效率高、分离设备占用空间小，并且可连续操作。一般来说，悬浮在液相介质中的固体颗粒可以按其粒度的大小，密度，形状等进行分离，分离过程可以区分为分选和分级。　　
所谓分级便是将具有相同密度的固相颗粒按粒度大小进行分离，而分选是将不同性质的颗粒进行分离。由于旋流器的分离效率随颗粒粒度的增大而上升，故可用于将进料中的固相颗粒分成粗粒级颗粒和细粒级颗粒两部分，即将旋流器用于颗粒分级设备。　　
在小型铁矿用于颗粒分级的旋流器，分级精度比较低，分级粒度较低，尾矿的浪费比较严重，现在本课题是设计出一种适合小型铁矿颗粒分级的圆柱形旋流器，使之达到所要求分级粒度。本论文主要是探索圆柱形旋流器的进口流量、分流比以及圆柱段长度对压降、分离效率和分级效率的影响，然后找出一般规律。　　
实验结果表明：旋流器的压降和分离效率随着进口流量的增加而增大，并且压降与进口流量呈明显的指数关系；随着分流比的增加，底流压降呈现出明显的增大趋势，而溢流压降基本没有变化，同时分离效率随着分流比的增加而增大；不同圆柱段长度的旋流器的压降的变化规律都基本相似；随着圆柱段长度长度的增加，底流压降和溢流压降大体上呈线性变化趋势减小，同时分离效率随着旋流器圆柱段的增加而增大。上述这些规律与别人已发表的文献中所述都一致。在分级效率实验中，d50总体趋势是随流量的增大而减小的；随着分流比增大，d50的总体趋势增大的，一般分流比不应超过0.2；d50随旋流器圆柱段长度的增加而逐渐增大。但实际应用中旋流器的流量、分流比和圆柱段长度必须结合实际情况综合考虑来确定。　　
本文对小流量颗粒分级旋流器的分级范围做了初步的界定和在何种情况下分级效果最好也有个大致的预判；并且对圆柱形水力旋流器内流场做了一定的理论推导，确立了圆柱形旋流器的流场模型，为圆柱形旋流器内流场的确定做出了前期的准备工作。这为以后小流量颗粒分级旋流器分级效率的研究提供了一定的理论基础和实际的研究方法。