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新型浮选机叶轮参数的选择与研究

作　者: 段于雷
导　师: 朱金波
学　校: 安徽理工大学
专　业: 流体机械及工程
关键词: 新型浮选机叶片形状转速流场数值模拟
分类号: TD456
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

通过对机械搅拌式浮选机和喷射式浮选机结构的分析,提出了一种新型浮选机——有压矿浆冲击式浮选机,其工作方式是以有压源冲击叶片取代了机械搅拌式浮选机的电动机驱动叶轮旋转,完成浮选中的搅拌和空气吸入。由于叶轮是新型浮选机的核心部件,所以对叶轮参数的选择和研究,能够帮助我们有效的完善新型浮选机的结构,降低浮选机的能耗。通过流体间的相似,以空气压缩机为动力源,探索有压源的压强、流量及有压源的喷嘴个数等参数与叶轮转速之间的关系,分析在同一工作环境下三种不同叶片形状的叶轮转速快慢的原因,为此新型浮选机提高转速节约能耗做出理论基础。本文利用流场模拟软件对浮选机内部流场进行仿真,根据内部流场的流动特性,寻找叶轮参数与内部流场之间的相互关系,为叶轮设计和优化叶轮做出理论依据,其主要内容如下：1.使用不同叶片形状和叶片安装角度的叶轮进行仿真模拟,通过对速度矢量、速度云图、迹线等流场分布图的观察,来判断出的哪种形状的叶片对有压矿浆冲击式浮选机内部形成的流场更好。2.以有压矿浆的四种流速,来研究叶轮转速的大小与浮选机内部流场的分布关系；3.采用设置监控点的办法,测试三种不同叶片形状的叶轮在四种转速下形成的静压值,以静压的负压数值上的大小来判别这三种叶轮吸气量的多少,同时通过静压与速度关系曲线判断出叶轮转速与空气吸入量的关系。4.由转速的大小、浮选机内部流场的优劣、吸气量的大小判别以上三种叶轮,期望找出能耗小、转速大、流场好、吸气量适中的叶片形状,为此新型浮选机工业化做铺垫。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-16
引言  16-18
1 绪论  18-24
  1.1 浮选机的分类  18
  1.2 机械搅拌式浮选机  18-20
  1.3 充气式浮选机  20-21
  1.4 浮选槽体  21-22
  1.5 新型浮选机——有压矿浆冲击式浮选机  22-23
  1.6 本课题的目的意义及主要研究内容  23
  1.7 本章总结  23-24
2 新型浮选机叶片的冲击方式  24-30
  2.1 水轮机的工作方式及工作参数  24-25
  2.2 浮选机叶片受迫运动的方式  25-26
  2.3 水流作用于浮选机叶片上的力矩  26-29
    2.3.1 浮选槽内水流所受到的作用力  26-27
    2.3.2 叶轮进出口速度三角形  27-29
    2.3.3 射流作用于叶片的力矩  29
  2.4 本章总结  29-30
3 新型浮选机实验模型的建立  30-44
  3.1 叶轮设计原则及各参数之间的相互关系  30-39
    3.1.1 叶片形状  30-32
    3.1.2 叶轮参数设计原则  32
    3.1.3 相似原理  32-35
    3.1.4 浮选机设计的条件和要求  35-36
    3.1.5 实验模型尺寸的建立  36-38
    3.1.6 叶轮的排液量  38-39
  3.2 管路配件中流体运动阻力与局部水头损失  39-42
    3.2.1 管壁旋涡引起的能量损失  40-42
  3.3 喷管喷嘴的流速计算  42
  3.4 新型浮选机工作原理及叶轮的作用  42-43
  3.5 本章总结  43-44
4 影响叶轮转速的相关参数  44-52
  4.1 实验设备的选择  44-46
  4.2 试验方案  46-51
    4.2.1 压强与转速的关系  46-48
    4.2.2 流量与转速的关系  48-49
    4.2.3 驱动叶轮旋转的喷嘴个数与转速的关系  49-51
  4.3 空气和水的流动相似  51
  4.4 本章总结  51-52
5 叶轮的流场动力学仿真与结果分析  52-78
  5.1 仿真的目的及设计的方案  52-53
  5.2 CFD软件的简介  53
  5.3 仿真问题分析与简化  53-54
  5.4 利用GAMBIT定义边界条件和划分网格  54-55
  5.5 三维湍流模型及控制方程  55-56
  5.6 清水介质下CFD仿真结果与分析  56-77
    5.6.1 方案一的仿真结果和分析  56-68
    5.6.2 方案二仿真结果与分析  68-75
    5.6.3 方案三仿真结果与分析  75-76
    5.6.4 不同叶片形状的叶轮对浮选机的影响  76-77
  5.7 本章总结  77-78
6 总结与展望  78-82
参考文献  82-86
致谢  86-88
作者简介及读研期间主要科研成果  88

新型浮选机叶轮参数的选择与研究

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