碟式离心机分离性能试验及数值模拟研究

碟式离心机作为高效分离机械广泛应用于食品、化工、制药等行业生产.为探究碟式离心机的内部流场及分离效率,进行了现场试验,并根据Σ理论建立了具有20层碟片的简化三维物理模型,利用FLUENT软件对转鼓内的流场及分离过程进行数值模拟.试验结果表明,转速和进料量对碟式离心机分离效率影响较大,提高转速、降低进料量均能提高离心机的分离效率,通过分析进出口物料的粒径发现,在试验工况下,粒径大于6μm的颗粒均能被有效分离,改变操作参数主要影响粒径为2~5μm的颗粒的分离.模拟结果表明:在碟片间隙内,物料对碟片的跟随性良好,压力与半径呈现出二次型正比关系,周向速度与半径成正比关系,在沉渣区域物料明显滞后于转鼓转动,这导致离心液压和周向速度均小于理论值,同时随着转速的提高,沉渣区域物料的滞后性更加明显;由于上升通道存在,在碟片间隙内局部位置存在明显轴向速度,从而对碟片内的流动产生干扰,导致碟片大端位置的周向速度和离心液压分布不均;在两相分离过程中,颗粒自液相中分离,沉积于上碟片的下表面,并滑落至转鼓沉渣区,固相颗粒在碟片间隙内主要堆积于定距条前侧,在相邻两个定距条之间,固相体积分数沿顺时针方向减少.研究方法与结果为碟式离心机分离性能模拟计算提供了参考,对碟式离心机的设计与结构优化提供了数据指导.

碟式离心机应用于泥水分离的试验研究

近年来随着城市轨道交通的发展,泥水平衡盾构技术得到了广泛的应用。为了提高泥水的分离效率,增加水的循环使用率,减少废水排放,文章使用碟式离心机进行泥水分离试验,该种类型的离心机具有大量的碟片,可降低沉降高度、增大沉降面积。试验中首先进行清水和粘土、细砂的混合液分离试验,分析分离前后混合液的浊度、物料的去除率,然后通过配置盾构用泥浆并与粘土、细砂混合后进行分离,分析分离前后物料浊度、粒度并对添加盾构泥浆前后的混合液稳定性进行测定。研究结果表明:碟式离心机适用于泥水盾构的泥水处理,对粒径40~60μm的粒子去除效果良好;去除率均在90%以上且分离效果与分离时间呈正比;分离后物料的稳定性增强、浊度降低,中位径D50显著变小。研究成果为实现泥水高效分离提供了理论与实践基础。

碟式离心机内流场及固液两相分离过程的研究

以碟式离心机为研究对象,建立了其转鼓内20层碟片间隙以及沉渣区域的三维物理模型,用流体分析软件FLUENT对转鼓内固液两相分离过程进行了数值模拟,并进行了分离效果的试验验证。结果显示,周向速度上,固液两相速度基本相同,在碟片间隙液体相对碟片滞后小,转鼓沉渣区域液体运动相对转鼓滞后较大,且滞后程度随转鼓转速的增加而增加;固液两相在径向上存在速度差;模拟得到的转鼓内最大离心液压比理论计算得到的结果小;碟片进料颗粒浓度逐层降低,碟片排液口浓度也逐层减小;在碟片进料孔附近会出现进料分布不均的现象;两相分离效率随着转鼓转速增加而提高;试验测得的分离效果与模拟结果较为吻合。研究结果对碟式离心机转鼓的有限元分析以及分离过程的优化具有指导意义。

碟式离心机分离性能的研究

通过碟式离心机的∑理论和斯托克斯公式得出影响碟式离心机分离效率的几个因素。再结合实际的实验数据验证它们之间的关系,得出一个合适的范围以提高离心机的分离效率,从而指导实际生产中对碟式离心机的操作参数、结构参数的设定。

碟式离心机碟片间薄层两相流分析

针对离心力场下薄层流场内的两相沉降过程,以多相流理论为基础,以CFD模拟研究碟式离心机碟片间隙内流场及多组碟片间薄层流场的三维流动模型。结果表明,多层碟片间的进料量自下往上逐层增大,碟片间薄层流场内物料的相对沉降速度由中性孔向端口逐步增大;靠近碟片外端口物料流动具有相对滞后性,定距筋条间区域的物料流动超前于碟片旋转运动;中性孔内重相体积分布不均,中性孔内上端重相体积分布最大;碟片间薄层流场内重相体积分布不均且轻重相分界面较为明显。研究结果发现,高转速下离心机转鼓内能够形成明显的轻重相分界面,有效地分离非均相混合物。

碟式离心机流场分析及筋条结构优化

通过计算流体动力学模拟对传统直均筋条的碟式离心机内部流场进行了研究,分析中性孔两侧流场的分布特性及流场流动规律,提出了改进筋条的方案并进行了实验验证。实验结果表明,两个直均筋条间的流域内中性孔两侧流体呈现非对称分布,在中性孔上方存在着明显的涡流现象,在中性孔前侧上方出现固相高浓度区域,中性孔与前侧筋条之间空间为有效分离区域;通过将筋条斜置和减小筋条与前方中性孔间距的方法来引导流体来增大有效分离区域面积。数值模拟结果显示,斜筋条的碟片间固相高浓度区向下偏移,有利于完成固液两相的分离;斜筋条碟片与传统直均筋条碟片相比明显提高了分离效率。

基于乳脂分离碟式离心机碟片间隙的设计计算

针对碟式分离机分离乳脂的问题,根据原乳的特性,在适合乳脂分离的离心机结构和操作参数的条件下,按照碟式离心机分离乳脂的原理以及碟片间隙的确定原则,导出离心机转鼓壁厚计算公式,并根据原乳的物性计算出碟片间隙,经过试验排渣状况有了较大的改善。

碟式离心机的分离影响因素及模型浅析

分析了碟式离心机的分离影响因素,强调了在不同转速下的流体速度对分离效果产生的影响,并通过建立碟式离心机工艺流程模型来分析其在实际操作中的应用。

油品脱水用碟式离心机的流场及分离性能

研究对象为油品脱水用碟式离心机,通过CFD模拟研究了碟式离心机碟片上螺旋型筋条对碟片间两相三维流动的影响规律。结果表明,同一径向位置上,相邻两碟片间液流的周向速度在平行于转轴的面内呈抛物线分布,接触碟片表面处流体跟随碟片旋转,远离碟片处流体的周向速度大于碟片的周向速度;螺旋型筋条能够有效地减小这种滞后性,而且能够有效地减小碟片间流动的湍流强度;不同碟片间的分散相体积分数分布不一,顶层和底层中的高,中间层内的低;同一碟片间,中性进料孔和定距筋条附近有水相浓集现象。螺旋型筋条能够有效地提高分散相分布的均匀性和分离效率,研究发现,螺旋型筋条的碟片结构能使碟式离心机实现航空煤油的高精度分离。

乳脂分离碟式离心机转鼓壁厚设计计算

针对碟式分离机分离乳脂的问题,根据原乳的特性,在合适乳脂分离的离心机结构和操作参数的条件下,按照碟式离心机原理,分析了转鼓壁离心应力产生的原因。并利用第三强度理论,导出离心机转鼓壁厚计算公式,并根据原乳的物性计算出转鼓壁厚。

碟式离心机的常见故障及处理

对碟式离心机在实际生产中，固、液相不易分离及振动值过高等问题进行分析，提出了自己的解决办法。

碟式离心机结垢原因及对生产的影响

论述了连续炼油工艺中碟式离心机结垢的原因 ,以及离心机结垢后对产品质量、产量和精炼率的影响 ,最终找出了解决离心机结垢的方法。

碟式离心机两相分界面影响因素研究

通过自由液面径向平衡方程,得到两相液体分界面半径表达式,对分界面半径及比半径进行了参数分析,重点考虑了重轻相密度比和重轻相出口半径对分界面的影响,并对分界面移动原因进行了解释。结果表明,增大轻相出口半径、减小重相出口半径和增大重轻相密度比,均可以减小分界面半径。利用该原则可以指导碟片中性孔的设计及不同密度比物料下轻重液出口半径的调节规律。

碟式离心机分离性能影响参数研究

临界颗粒直径和处理量是碟式离心机设计时最为关键的两个指标。通过对结构参数、操作参数和物性参数的对比分析,得出两种临界颗粒直径及处理量的变化曲线和主要影响因素,并通过对比参数处理得到参数合理选择区,可以用于指导碟式离心机结构设计。

天然胶乳碟式离心机分离效率的影响因素

简述LX-460型天然胶乳碟式离心机的工作原理,考察离心机调节器组合、分离时间、新鲜胶乳干胶浓度、离心机型号对天然胶乳离心分离效率的影响。结果表明:调节螺丝长度适当,分离效率较高;分离时间延长,分离效率降低;新鲜胶乳干胶含量越大,分离效率降低;离心机型号对分离效果有一定的影响。确定合理的工艺参数和分离时间、控制新鲜胶乳质量、良好维护离心机、加强操作人员培训是提高离心机分离效率的重要措施。

碟式离心机层流边界层方程的对称性和不变解

为运用边界层理论进行碟式离心机的碟片型线设计,首先对于碟式离心机内部多个碟片浅层固液两相界面流动模型,从流体力学基本的N-S方程组出发,得出碟片间隙斜窄流二维层流边界层方程;其次,采用李群演绎算法,推导出系统偏微分方程组允许的无穷小对称和不变解,更重要的是给出了其详细的解析表达式和有关性质。结果发现,碟式离心机层流边界层厚度与碟片结构(如碟片尺寸和间距、转速)以及流体物性(如液相粘性系数)密切相关。本文研究为考虑边界和初始条件的流场边界层精确解析解提供了有效途径,也为边界层分离控制模型的各种数值算法提供了验证。

国产碟式离心机在规模化生产中酵母发酵液菌体分离纯化适用性的研究

目的 探究国产碟式离心机在规模生产中酵母发酵液菌体分离纯化工艺中的效果,摸索国产碟式离心机对酵母发酵液菌体分离纯化的适用性。方法 检测离心过程中上清液A_(600 nm)值,判断离心工艺分离的效果;检测离心后菌体固含量,评价离心效果是否满足菌体分离的要求;通过计算最终菌体回收率来判断在国产碟式离心机离心过程中菌体可能的损耗;对比国产碟式离心机和大容量离心机离心工艺时间,以菌体固含量和菌体形态检测等指标评价国产碟式离心机在生产规模中的适用性;对比国产碟式离心机离心前后酵母形态的完整性,评价碟式离心机剪切力对酵母分离纯化的影响。结果 国产碟式离心机和大容量离心机离心后酵母发酵液的上清液A_(600 nm)值差异无统计学意义(P=0.053 3,P>0.05);国产碟式离心机离心后菌体固含量均>80%,接近大容量离心机离心后菌体固含量;国产碟式离心机和大容量离心机离心后菌体回收率差异也无统计学意义(P=0.066 4,P>0.05);规模生产中相同体积的酵母发酵液用国产碟式离心机比大容量离心机能够大幅度缩短离心工艺时间,差异有统计学意义(P<0.000 1);国产碟式离心机离心前后酵母形态的完整性结果显示,离心剪切力对酵母几乎没有影响。结论 在酵母发酵液菌体分离中,国产碟式离心机与大容量离心机离心效果接近,但离心纯化时间较短,在规模生产时较适用于本研究中酵母发酵液菌体分离的应用,后续可用于其他规模化生产工艺研究及应用。

碟式离心机转鼓筒体的动态可靠性研究

以碟式离心机转鼓为研究对象,建立考虑载荷时间历程和结构参数同为随机性的结构动态可靠性模型,得到转鼓筒体的可靠度和失效率随时间变化规律。首先利用Lagrange方程,建立转鼓与分离物流固耦合关系的解析动力学模型;然后以有限元仿真计算软件为平台,施加流固耦合载荷,采用随机抽样,得到转鼓筒体应力分布的统计特性;最后应用随机过程和应力与强度干涉理论,给出结构动态可靠性的评估指标。结论表明:碟式离心机正常工况下,最大应力集中区发生在沉渣区部位,其等效应力呈现时变正态分布,连续工作2000 h后,转鼓筒体强度满足要求的概率低于80%,寿命符合“浴盆”曲线中早期失效的特征,这为高速碟式分离机的动态优化设计奠定了基础。

碟式离心机生产能力的计算

基于离心分离机理,考虑转鼓转速、碟片数和碟片间距等参数,从不同角度用3种方法推算出碟式离心机生产能力的不同计算公式。并通过实例对其进行了验证,得出3种方法的生产能力计算结果都与实际结果相近,最大误差不超过3%,为碟式离心机的设计、选型及评估提供参考。

基于流固耦合的碟式离心机数值模拟研究

以DRZ-470型碟式离心机为研究对象,分别建立了离心机转鼓内流体流动区域模型和转鼓筒体模型,通过流固耦合耦合的方法对离心机的转鼓筒体进行了数值模拟研究。研究结果表明:离心机在负载情况下,在离心机内部碟片大端到靠近转鼓壁面的沉渣区域液体运动存在滞后,流体运动滞后也导致转鼓内离心液压比理论计算所得值小,离心液压在转鼓壁面处最大;静力学分析发现转鼓最大应力部位在转鼓的喷嘴处,在喷嘴处出现了小范围的应力集中现象,最大位移在转鼓的中上部螺纹附近,经分析正常工况下转鼓的强度和刚度都满足要求;在考虑转鼓离心载荷作为预应力的基础上,对转鼓进行模态分析,得到转鼓的一阶临界为36 588 r/min,正常工作情况下不会发生共振。