中心锥结构对水力旋流器内流场及分离效率影响的研究

周嘉钰, 鄢曙光, 熊攀, 刘玮寅, 鲁聪. 中心锥结构对水力旋流器内流场及分离效率影响的研究[J]. 矿产保护与利用, 2018, (6): 65-69. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2018.06.013
引用本文: 周嘉钰, 鄢曙光, 熊攀, 刘玮寅, 鲁聪. 中心锥结构对水力旋流器内流场及分离效率影响的研究[J]. 矿产保护与利用, 2018, (6): 65-69. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2018.06.013
ZHOU Jiayu, YAN Shuguang, XIONG Pan, LIU Weiyin, LU Cong. Study on the Influence of Central Cone Structure on Flow Field and Separation Efficiency of Hydrocyclone[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2018, (6): 65-69. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2018.06.013
Citation: ZHOU Jiayu, YAN Shuguang, XIONG Pan, LIU Weiyin, LU Cong. Study on the Influence of Central Cone Structure on Flow Field and Separation Efficiency of Hydrocyclone[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2018, (6): 65-69. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2018.06.013

中心锥结构对水力旋流器内流场及分离效率影响的研究

详细信息
    作者简介: 周嘉钰(1993-), 男, 湖北武汉人, 在读硕士研究生, 从事水力旋流器的数值模拟研究
  • 中图分类号: TD452

Study on the Influence of Central Cone Structure on Flow Field and Separation Efficiency of Hydrocyclone

  • 使用计算流体力学软件FLUENT15.0对中心锥上锥段底角为40°、45°、50°、55°水力旋流器进行了数值模拟,通过数值分析研究中心锥结构对水力旋流器内流场及分离效率影响,并考虑中心锥结构的磨损情况。模拟结果表明:适当的减小上锥段底角能提高分离效率,并改善上锥段的磨损情况,而过小的上锥段底角反而会降低分离效率,加重上锥段的磨损情况,说明中心锥上锥段底角在40°~50°之间存在着一个最佳角度,该角度能够得到较高的分离效率以及较小的磨损。模拟结果也为进一步优化中心锥结构提供了参考。

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  • 图 1  中心锥结构水力旋流器示意及特征线位置

    Figure 1. 

    图 2  中心锥结构水力旋流器网格划分

    Figure 2. 

    图 3  颗粒累计分布随粒径变化规律

    Figure 3. 

    图 4  旋流器内x=0平面特征线上的压力分布图

    Figure 4. 

    图 5  旋流器内x=0平面特征线上的切向速度分布图

    Figure 5. 

    图 6  不同上锥段底角旋流器内水相的速度矢量在x=0平面投影

    Figure 6. 

    图 7  不同中心锥结构磨蚀云图

    Figure 7. 

    表 1  入口颗粒粒径累计分布

    Table 1.  Inlet particle size cumulative distribution

    Range of sizes/μm d/μm F(d)
    < 1 1 0.002
    < 3.58 3.58 0.010
    < 6.16 6.16 0.028
    < 8.74 8.74 0.057
    < 11.32 11.32 0.097
    < 13.89 13.89 0.149
    < 16.47 16.47 0.210
    < 19.05 19.05 0.280
    < 21.63 21.63 0.356
    < 24.21 24.21 0.436
    < 26.79 26.79 0.517
    < 29.37 29.37 0.596
    < 31.95 31.95 0.672
    < 34, 53 34, 53 0.742
    < 37.11 37.11 0.805
    < 39.68 39.68 0.860
    < 42.26 42.26 0.907
    < 44.84 44.84 0.945
    < 47.42 47.42 0.976
    < 50 50.00 1.000
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    表 2  不同上锥段底角旋流器分离效率

    Table 2.  Separation efficiency of different upper cone angle of hydrocyclone

    角度/(°) 入口处进入的总颗粒数 溢流口逃逸的颗粒数 底流口捕集的颗粒数 分离效率/%
    55 2 880 829 2 051 71.22
    50 2 880 775 2 105 73.09
    45 2 880 557 2 323 80.66
    40 2 880 901 1 979 68.72
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    表 3  不同上锥段底角旋流器压降及分离效率对比

    Table 3.  Comparison of the pressure drop and separation efficiency of different upper cone angle of hydrocyclone

    角度/(°) 55 50 45 40
    压降/Pa 50 412.15 53 543.92 55 267.78 44 835.52
    分离效率/% 71.22 73.09 80.66 68.72
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出版历程
收稿日期:  2018-05-22
刊出日期:  2018-12-25

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