双溢流管旋流器分离性能的数值模拟与试验研究

针对普通溢流管旋流器难以得到细粒径、窄粒级产品等难题,提出一种双溢流管旋流器,利用CFD数值模拟软件,对比分析普通旋流器和双溢流管旋流器内部流场和分离性能。模拟结果表明:双溢流管旋流器内流体的切向速度增大,轴向速度和径向速度减小,分离得到的内溢流产品明显细于普通溢流。试验结果表明,对中位粒径为39.8μm的进料,经双溢流管旋流器一次分级后得到中位粒径分别为61μm、16μm和24μm的3种窄粒级产品,针对-45μm颗粒,双溢流管旋流器的综合分级效率较普通旋流器提高了1.26%,分级效果更好。

双溢流管旋流器分离性能试验研究

为满足氢氧化铝粗细晶种分级的要求,采用双溢流管旋流器,一次分级可得到底流、内溢流和外溢流三种产品,具有分级效率高、适应性强和能耗低等优点。本文首先对传统旋流器和双溢流管旋流器进行对比试验,然后重点研究内溢流管直径对双溢流管旋流器分离性能的影响。结果表明:较普通旋流器,双溢流管旋流器底流产率增大,得到的内溢流更细,可以获得窄粒级范围的细粒级产品;随内溢流管直径的增大,内溢流流量增大、产率提高,底流、内溢流和外溢流三种产品的粒度都有变粗的趋势,综合分级效率有所提高。

单、双溢流管旋流器流场特征及分离性能研究

普通旋流器完成一次分级只能得到细颗粒的溢流和粗颗粒的底流,无法实现窄粒级精细分级要求。为了使一次分级可以获得多个细粒径、窄粒级产品,提出了一种双溢流管旋流器,为探明旋流器内流场特征及分离性能,采用数值模拟和试验研究对比研究了双溢流管旋流器和普通单溢流管旋流器内速度场、压力场、粒度场及分离性能。数值模拟结果表明:具有双溢流管结构的旋流器经过一次分离可以获取内溢流、外溢流和底流3种粒级产品。相比于单溢流管旋流器,双溢流管旋流器的切向速度和内部静压力更大;径向速度、轴向速度和湍动能更小,说明双溢流管旋流器可以强化分离过程,有利于分离性能的提高。试验验证结果表明:相较于单溢流管旋流器,双溢流管旋流器底流浓度降低了8.3个百分点,底流产率增大了3.25个百分点,内外溢流产品中-45μm的颗粒累积含量增加了1.15个百分点,综合分级效率提高了1.26个百分点。研究结果可为多产品窄粒级旋流分离装备及工艺的研发提供一定的参考。