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石膏旋流器分级性能研究与结构优化

作　者: 杨亚龙
导　师: 安连锁
学　校: 华北电力大学
专　业: 热能工程
关键词: 石膏旋流器 分离理论 分级效率 入口结构
分类号: X701.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 42次
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内容摘要


水力旋流器是一种利用离心沉降的原理分离非均相混合物的设备。在石灰石—石膏湿法脱硫工业中,用于石膏浆液一级脱水的水力旋流器被称为石膏旋流器。石膏旋流器结构简单,但内部多相流流场非常复杂,并且在工程应用中,短路流和循环流问题,溢流带粗、底流夹细、工况波动问题以及堵塞、磨损问题严重。这些问题的存在均与其结构及分级效率有着直接或间接的关系。为此,对旋流器分级效率的研究以及关键结构的优化显得尤为必要。分级效率是表征石膏旋流器分离产品粒度分布的重要工艺指标。文章通过对石膏旋流器分离理论、速度分布、流动形态、分散相颗粒的干涉沉降等内部流场理论和石膏结晶过程的研究,设计出多种结构参数的石膏旋流器,对其进行分级效率的实验研究,研究出了石膏旋流器结构参数和运行参数对分级效率影响的规律,该规律为优化设计和运行提供了指导。研究了湍流对石膏旋流器分离性能的影响规律,并据此设计出阿基米德螺旋线式新型入口结构。实验研究结果显示,在80kPa～120kPa的工程应用压力范围内,该入口结构具有有效抑制湍流耗散和局部损失的作用,与直切式入口结构相比,其处理能力提高了6.87%；该入口结构能对空气柱的偏移和摆动、湍流中的工质扩散和能量耗散现象起有效抑制作用,较直切式入口结构分离效率有2.84%的提高。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  10-13
  1.2 国内外研究现状  13-15
    1.2.1 国外研究现状  13-14
    1.2.2 国内研究现状  14-15
    1.2.3 对研究方法的探索  15
  1.3 本课题的主要研究内容  15-17
第2章 水力旋流器基础理论  17-28
  2.1 水力旋流器的分离原理及其流场的数学分析  17-20
    2.1.1 水力旋流器的分离原理  17-19
    2.1.2 水力旋流器流场的数学解析法  19-20
  2.2. 水力旋流器内流体的速度分布  20-22
    2.2.1 切向速度  20-21
    2.2.2 轴向速度  21-22
    2.2.3 径向速度  22
  2.3 水力旋流器内流体运动的基本形态  22-25
    2.3.1 内旋流与外旋流  23
    2.3.2 循环流  23
    2.3.3 短路流  23-24
    2.3.4 空气柱  24
    2.3.5 零轴包络面  24-25
    2.3.6 组合涡运动与最大切线速度面  25
  2.4 水力旋流器内分散相的运动规律  25-27
    2.4.1 水力旋流器内分散相的沉降运动  25-26
    2.4.2 分散相运动分布对石膏旋流器性能的影响  26-27
  2.5 本章小结  27-28
第3章 石膏旋流器分级性能的实验研究  28-43
  3.1 分级效率及其对脱硫工艺的影响  28-31
    3.1.1 对分级效率的定义  28-29
    3.1.2 分级效率对脱硫工艺的影响  29-31
  3.2 分级效率的实验研究  31-35
    3.2.1 实验方案  31-32
    3.2.2 结构参数、操作参数和物料参数的选取  32-33
    3.2.3 实验研究过程  33-35
  3.4 实验结果分析  35-41
    3.4.1 入口压力对石膏旋流器分级效率的影响  35-37
    3.4.2 溢流管结构对石膏旋流器分级效率的影响  37-39
    3.4.3 底流管结构对石膏旋流器分级效率的影响  39-40
    3.4.4 入口管结构对石膏旋流器分级效率的影响  40-41
  3.5 本章小结  41-43
第4章 石膏旋流器入口结构的优化  43-53
  4.1 石膏旋流器内非均相工质的受力分析  43-44
  4.2 石膏旋流器工艺指标与入口结构的关系  44-46
  4.3 入口结构的优化设计  46-48
  4.4 新型入口结构旋流器的验证实验  48-50
  4.5 实验结果分析  50-52
  4.6 本章小结  52-53
第5章 结论与展望  53-55
  5.1 结论  53-54
  5.2 展望  54-55
参考文献  55-59
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  59-60
致谢  60

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废气的处理与利用 > 脱硫与固硫
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