旋流過(guò)濾器分離機(jī)理研究.pdf

1、旋流過(guò)濾器是一種多機(jī)理、多功能化的新型固液分離設(shè)備。它將旋流與過(guò)濾結(jié)合成一個(gè)有機(jī)的整體,兼具水力旋流器的無(wú)運(yùn)動(dòng)部件、操作方便等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又引入了過(guò)濾機(jī)理,使旋流器的分離性能得到了有效的改善,應(yīng)用領(lǐng)域更為廣闊。
　　 本文根據(jù)軸流導(dǎo)葉式水力旋流器的基本結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)和制造了旋流過(guò)濾器樣機(jī),在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)其進(jìn)行了分離性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,優(yōu)化了過(guò)濾筒長(zhǎng)和過(guò)濾錐角兩個(gè)主要結(jié)構(gòu)參數(shù),確定小錐角和短筒段的基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)方案;同時(shí)分析了入口流量、底流率、進(jìn)

2、料濃度等操作參數(shù)和物性參數(shù)對(duì)分離效率、壓降和過(guò)濾流量的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)得出:懸浮液濃度的增大,過(guò)濾流量和分離效率都呈先升后降的駝峰狀變化,壓降增大趨勢(shì)變緩,漸趨穩(wěn)定;底流率的增加,分離效率升高,壓降降低,過(guò)濾流量減少;入口中位粒徑的增大,分離效率明顯上升;物料的粘度增加,分離效率下降,物料性質(zhì)對(duì)壓降的影響較小;過(guò)濾介質(zhì)孔徑增加,分離效率下升,壓降下降,分離效率的變化比壓降更明顯,簡(jiǎn)體和錐體的規(guī)律相一致;相對(duì)于過(guò)濾錐,過(guò)濾筒是降低旋流過(guò)濾器

3、底流細(xì)顆粒含量的主要原因之一,且隨著過(guò)濾孔徑的增大,底流液中細(xì)顆粒的含量降低。在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,提出了將筒體改成實(shí)體的改進(jìn)結(jié)構(gòu),優(yōu)化得到了60mm長(zhǎng)筒體的結(jié)構(gòu)。將實(shí)驗(yàn)研究的旋流過(guò)濾器與同尺寸的水力旋流器進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn),得出旋流過(guò)濾器比水力旋流器的分離效率和壓降都略低,且隨著絲網(wǎng)孔徑的增加而降低。針對(duì)旋流過(guò)濾器獨(dú)有的兩個(gè)澄清流的特點(diǎn),提出用“效率壓降比”和“分離綜合指標(biāo)”對(duì)旋流過(guò)濾器進(jìn)行性能評(píng)價(jià)的方法,并分析得到小孔徑的性能優(yōu)于同尺寸的水

4、力旋流器。對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,旋流過(guò)濾器能夠有效降低能耗,提高生產(chǎn)能力,并能在入口流量較高的條件下達(dá)到良好的分離效果。針對(duì)基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的旋流過(guò)濾器進(jìn)行建模、網(wǎng)格劃分并確定邊界條件,采用Reynolds應(yīng)力模型(RSM)對(duì)軸流式旋流過(guò)濾器內(nèi)部湍流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。分析得到柱段存在明顯的壓力和速度衰減迅速的現(xiàn)象,并分析旋流過(guò)濾壓力損失以及相關(guān)壓力損失形成原因,提出新的分離結(jié)構(gòu),并進(jìn)行了分析對(duì)比。通過(guò)顆粒的受力分析,計(jì)算出旋流過(guò)濾器能夠分離的最小直