離散相模型雙錐型水力旋流器磨蝕分析

運(yùn)用matlab神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱,建立了三層bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的操作參數(shù)預(yù)測(cè)模型,結(jié)果表明,模型輸入水力旋流器的結(jié)構(gòu)參數(shù)、物性參數(shù)和分離性能,對(duì)機(jī)械散氣-水力旋流器的操作參數(shù)預(yù)測(cè)是可行的,促進(jìn)了機(jī)械散氣-水力旋流器的應(yīng)用及其自動(dòng)控制的實(shí)施和發(fā)展。

輕質(zhì)分散相水力旋流器在食用油的提煉、奶品脫脂、果汁濃縮等農(nóng)副產(chǎn)品加工以及廢水回用于農(nóng)田水利的過(guò)程中有著廣泛的應(yīng)用前景。該文根據(jù)旋流器的分離效率模型計(jì)算并關(guān)聯(lián)了輕質(zhì)分散相水力旋流器的分割尺寸d50,可作為衡量旋流器分離能力的標(biāo)志。得到的結(jié)果可適用于不同的流體流量、不同的分流比、不同的流體物性參數(shù)以及不同尺寸關(guān)系的旋流器。根據(jù)計(jì)算結(jié)果,分流比對(duì)分割尺寸的影響比較小,半錐角、溢流口尺寸與底流口尺寸對(duì)分割尺寸的影響比較大。旋流器大小、流體的流量以及物性參數(shù)對(duì)旋流器分割尺寸的影響比較直接,當(dāng)旋流器尺寸r0、流量以及物性參數(shù)變化時(shí),分割尺寸的改變遵循旋流器數(shù)不變的規(guī)律。由于分割尺寸與r0的平方根成正比,所以旋流器尺寸越小,分割尺寸也越小,因此旋流器的分離能力也就越大。

本文采用內(nèi)流場(chǎng)模型,計(jì)算了輕質(zhì)分散相液—液旋流器內(nèi)的流線分布與速度分量。結(jié)果表明:輕質(zhì)分散相旋流器內(nèi)的流線分布狀況明顯不同于固—液旋流器。理論預(yù)測(cè)的軸向速度分布能夠與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)很好地吻合;切向流速分布隨軸向位置有微量的變化,與徑向坐標(biāo)之間的關(guān)系可按半自由渦形式擬合,但擬合出的指數(shù)約在0.35～0.39之間,明顯低于固—液旋流器中相同的指數(shù);徑向速度分量明顯隨軸線位置變化,與徑向位置之間成線形關(guān)系。徑向速度分量與軸向速度和切向速度相比大約小兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

應(yīng)用相似理論對(duì)單級(jí)水力旋流器分離馬鈴薯淀粉的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,然后應(yīng)用逐步回歸的方法建立起一組反映單級(jí)水力旋流器對(duì)馬鈴薯淀粉分離效果的有較高精度的回歸方程。該方程可以對(duì)分離結(jié)果作出合理的預(yù)測(cè),并為放大設(shè)計(jì)、優(yōu)化以及在新領(lǐng)域的應(yīng)用提供可靠的理論依據(jù)。

依據(jù)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(cfd)的計(jì)算方法,采用cfd軟件包fluent對(duì)水力旋流器的氣-固-液三相流流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。追蹤了水力旋流器中顆粒相的運(yùn)動(dòng)軌跡,根據(jù)模擬結(jié)果研究了操作參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)與分離效率的關(guān)系并利用正交試驗(yàn)法對(duì)影響分離效率的各因素進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。文章最后針對(duì)研究的局限性提出了自己的展望。文章為更深入地研究水力旋流器的多相流動(dòng)提供了基礎(chǔ)和參考。

文章在分析影響水力旋流器分級(jí)效率因數(shù)的基礎(chǔ)上,提出通過(guò)降低底流中細(xì)粒級(jí)含量來(lái)增大旋流器的分級(jí)效率的方法,并對(duì)旋流器做了一些改進(jìn)。新型旋流器采用加沖洗水的方式對(duì)礦漿進(jìn)行二次分級(jí),利用獨(dú)特的底流口旋轉(zhuǎn)篩分分級(jí)技術(shù)對(duì)底流進(jìn)行三次分級(jí),減少底流中細(xì)粒含量,以滿足高效分級(jí)的要求。

介紹了貝葉斯網(wǎng)絡(luò)指導(dǎo)模型的原理,對(duì)和尚橋選礦廠生產(chǎn)過(guò)程中水力旋流器上游產(chǎn)生的開(kāi)啟臺(tái)數(shù)a、圓盤給礦頻率b、給礦壓力c、給礦濃度d、給礦粒度e這5個(gè)參數(shù)進(jìn)行模型融合。根據(jù)模型融合結(jié)果,從中選取合適的參數(shù)進(jìn)行貝葉斯網(wǎng)絡(luò)建模,經(jīng)計(jì)算確定旋流器故障的排查順序,具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

利用rsm模型模擬計(jì)算三維水力旋流器模型,分析了計(jì)算結(jié)果,并且與相關(guān)文獻(xiàn)比較后認(rèn)為:三維模型模擬水力旋流器具有一定的可行性,而二維軸對(duì)稱模型與實(shí)際有一定的差距。

介紹了貝葉斯網(wǎng)絡(luò)指導(dǎo)模型的原理,對(duì)和尚橋選礦廠生產(chǎn)過(guò)程中水力旋流器上游產(chǎn)生的開(kāi)啟臺(tái)數(shù)a、圓盤給礦頻率b、給礦壓力c、給礦濃度d、給礦粒度e這5個(gè)參數(shù)進(jìn)行模型融合。根據(jù)模型融合結(jié)果,從中選取合適的參數(shù)進(jìn)行貝葉斯網(wǎng)絡(luò)建模,經(jīng)計(jì)算確定旋流器故障的排查順序,具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

研究入口流道帶傾角的水力旋流器模型,用gambit軟件建模并劃分網(wǎng)格,運(yùn)用fluent軟件對(duì)其油水分離情況進(jìn)行數(shù)值模擬,分析了傳統(tǒng)直入口流道與帶傾角入口流道的區(qū)別。發(fā)現(xiàn)傾斜入口模型壓力降明顯降低,有助于降低旋流管能耗。傾斜入口模型模擬中,底流處油的濃度較低,分離效果較好。

采用計(jì)算流體力學(xué)軟件fluent6.3對(duì)三相旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)和分離效率的關(guān)系進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù),包括:溢流管徑、溢流管插入深度、進(jìn)料管結(jié)構(gòu)、圓筒段結(jié)構(gòu)和集砂桶的結(jié)構(gòu)等,可以極大地提高水力旋流器的分離性能。為今后三相分離水力旋流器的設(shè)計(jì)、制造提供參考。

旋流器的定位不合理導(dǎo)致二段閉路磨礦細(xì)度控制始終不能達(dá)到理想效果，浮選回收率受到影響，旋流器的工作壓力控制不穩(wěn)，進(jìn)而影響到重選回收率。

利用現(xiàn)有旋流器流場(chǎng)分析理論研究成果,針對(duì)常規(guī)水力旋流器存在的短路流等問(wèn)題,提出在常規(guī)水力旋流器的基礎(chǔ)上增設(shè)軸向零速包絡(luò)面過(guò)濾網(wǎng)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)思路,將常規(guī)的水力旋流器改進(jìn)成為以旋流為主過(guò)濾分離為輔的新型分離設(shè)備,并對(duì)其合理性和可行性進(jìn)行了理論上的分析論證,同時(shí)討論了濾網(wǎng)對(duì)流場(chǎng)的影響以及相關(guān)的問(wèn)題。

利用空氣壓縮機(jī)、nikuni氣液混合泵對(duì)旋流器單體進(jìn)行注氣試驗(yàn).通過(guò)注入的微氣泡捕獲微小油滴形成的油-氣復(fù)合體,在離心力的作用下,氣泡將攜帶油滴運(yùn)移至核心處,完成氣浮選和旋流分離的協(xié)同效應(yīng),從而實(shí)現(xiàn)油水高效分離.試驗(yàn)結(jié)果表明:采用注氣方法可改善水力旋流器的分離效果,但空氣壓縮機(jī)單點(diǎn)注氣破壞流場(chǎng)的穩(wěn)定,旋流器分離效率的提高并不明顯;空氣壓縮機(jī)入口注氣、微孔管旋流腔注氣與采用nikuni氣液混合泵注氣3種條件下,水力旋流器的分離效率均可達(dá)到95%以上,是較為理想的注氣形式.

介紹了液-液分離水力旋流器的理論研究進(jìn)展,分析了各種數(shù)學(xué)模型的研究狀況及存在的問(wèn)題,對(duì)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在液-液分離水力旋流器的應(yīng)用及其發(fā)展進(jìn)行了展望。

加拿大在阿爾伯特的麥克穆里地區(qū)產(chǎn)出了在量的同砂尾礦，包括砂、粘土及混入的瀝青。本研究的目的是選用水力旋流器并對(duì)它在排除尾礦中細(xì)粒物料方面的作用進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)產(chǎn)出固體含量為７５％的沉砂產(chǎn)品。

為了研究廢砂漿中碳化硅粉和硅粉的分離情況,選用混合模型對(duì)柱型水力旋流器多相流流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬。模擬結(jié)果表明:柱型水力旋流器的分離效率與入口速度、進(jìn)口濃度等因素有關(guān),并分析出一定條件下當(dāng)主、次相的入口速度均為1.1m/s時(shí)顆粒分離效果較好,分離效率較高,實(shí)驗(yàn)檢測(cè)分離性能較好,為進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究提供一定的指導(dǎo)。

固-液、液-液等二相水力旋流分離器已經(jīng)是現(xiàn)今石油石化工業(yè)中不可缺少的分離工具,但目前還不能分離液體中同時(shí)含有石油和固體顆粒的多相混合物。因此,要研究一種新型的固-液-液三相分離旋流器。簡(jiǎn)述了三相分離器的原理、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。

對(duì)番茄渣皮、籽在水力旋流器內(nèi)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了理論分析,以rietema澄清器結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),依據(jù)番茄籽的物理特性研究并初步確定了實(shí)現(xiàn)番茄渣皮、籽分離的旋流器的結(jié)構(gòu)形式和主要技術(shù)參數(shù),并通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)一步研究了操作參數(shù)與分離性能之間的關(guān)系。

通過(guò)對(duì)旋流器溢流口結(jié)構(gòu)的深入研究。設(shè)計(jì)出3種新型溢流口結(jié)構(gòu)──渦流屏蔽罩式、渦流屏蔽罩和渦流探測(cè)管組合式以及實(shí)心渦流屏蔽管式溢流口。利用marvern激光粒度儀，在室內(nèi)模擬試驗(yàn)裝置上進(jìn)行了分離性能測(cè)試，并從粒級(jí)效率和壓力降兩方面綜合評(píng)價(jià)了3種溢流口結(jié)構(gòu)的分離性能。測(cè)試和分析結(jié)果表明，溢流口直徑越小，分離效率越高，壓降也略有增大；渦流屏蔽罩式、渦流屏蔽罩和渦流探測(cè)管組合式溢流口可以降低壓降7％以上，而分離效率基本不變；實(shí)心渦流屏蔽管式溢流口和帶下傾角的入口流道組合可以大大降低旋流器的壓降。

針對(duì)單元疏散空間的疏散能力問(wèn)題,提出了單元疏散空間(建筑物只有一個(gè)出口)的離散時(shí)間疏散模型.模型中考慮了人群密度對(duì)疏散能力的影響,改變以往把建筑出口疏散能力視為常數(shù)而帶來(lái)的不能真實(shí)反應(yīng)其疏散能力的狀況.結(jié)果表明:初始疏散密度確定時(shí),在不同的出口寬度下,c型疏散時(shí)間略小于l型疏散時(shí)間,這種時(shí)間差距隨著出口寬度的減小而減小,計(jì)算結(jié)果與simulex模擬得出的結(jié)果近似;建筑物的疏散能力與出口寬度之間呈非線性關(guān)系;根據(jù)滯留情況,可以確定建筑的最佳出口寬度.模型能夠真實(shí)地反映出口疏散能力,研究結(jié)果可以用于建筑出口的性能化設(shè)計(jì).

沉砂口直管段是水力旋流器的一個(gè)重要構(gòu)件。通過(guò)它可以改變旋流器內(nèi)空氣柱的大小及特征,從而顯著提高旋流器的沉縮性能,并可改善分級(jí)性能。它的改變對(duì)分流比有一定的影響,而對(duì)處理能力幾乎沒(méi)有影響。所得研究結(jié)果對(duì)如何選擇旋流器沉砂口直管段的長(zhǎng)度和內(nèi)徑具有重要的指導(dǎo)意義。