重介旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)分離性能影響的數(shù)值研究.pdf

1、中國(guó)是煤炭生產(chǎn)和消耗最大的國(guó)家，煤炭的清潔利用已然成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。煤炭清潔的目的主要是提高煤炭質(zhì)量，在選煤過(guò)程中，去除煤炭中的不可燃材料以及其中對(duì)環(huán)境有害的成分，減少運(yùn)輸和處理灰分的成本，因此煤炭的清潔對(duì)于環(huán)境的改善有著重大的意義。
　　近年來(lái)，一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件、分選效率高的旋轉(zhuǎn)介質(zhì)分選設(shè)備—重介質(zhì)旋流器（Dense Medium Cyclone）逐漸普遍使用于現(xiàn)代選煤行業(yè)分選煤炭顆粒，該過(guò)程分選煤主要依靠旋流器內(nèi)

2、的離心力。在過(guò)去，很多學(xué)者通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)研究旋流器的分離性能，但是實(shí)際應(yīng)用中的重介質(zhì)旋流器體積較大，實(shí)驗(yàn)方法需要較大的成本。所以現(xiàn)在人們采用微觀的數(shù)學(xué)模擬方法來(lái)研究重介質(zhì)旋流器的分離性能。文中運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）的方法對(duì)不同幾何結(jié)構(gòu)和不同安裝角度的重介質(zhì)旋流器內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行了模擬分析。
　　模擬首先以一定濃度空氣和混合液進(jìn)料，通過(guò)雷諾應(yīng)力模型（RSM）和流體體積模型（VOF）描述各向異性的湍流和液相兩相的自由界面，得到空氣核

3、的初始位置以及初始速度的分布；其次對(duì)于不同大小的磁鐵礦顆粒，多相流模型由VOF變?yōu)榛旌隙嘞嗔髂Ｐ?，同時(shí)用粘度修正模型預(yù)測(cè)不同磁鐵礦顆粒的粘度分布，得到不同顆粒的密度、速度分布；最后利用拉格朗日追蹤模型LPT追蹤煤顆粒的流動(dòng)特征，并用分配曲線、介質(zhì)分流比等描述重介質(zhì)旋流器的分離性能。
　　結(jié)果可知，漸開(kāi)線式入口的重介質(zhì)旋流器分離性能較切線入口式更好；入口內(nèi)部較小重介質(zhì)旋流器可能偏差Ep值更低，更有利于細(xì)顆粒的分離；入口有傾斜重介質(zhì)旋

4、流器，會(huì)增大介質(zhì)流速，降低Ep值，不利于顆粒分離；溢流管和底流管直徑較大的重介質(zhì)旋流器，不利于細(xì)顆粒的分離，但可以結(jié)合改變旋流器圓柱段長(zhǎng)度，改善旋流器的分離性能。當(dāng)改變旋流器的安裝角度（-60°~90°），對(duì)直徑為1000mm的重介質(zhì)旋流器（DMC）進(jìn)行氣-液-固的多相流動(dòng)模擬。結(jié)果表明，安裝角度的不同，會(huì)影響DMC分離性能，當(dāng)安裝角度從-60°增加到90°時(shí)，操作壓力顯著減小，密度偏差和溢流分流比都顯著增加，通過(guò)流場(chǎng)分析得出在安裝角度