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石膏旋流器实验研究及结构优化

作　者: 张敬辉
导　师: 安连锁
学　校: 华北电力大学（北京）
专　业: 流体机械及工程
关键词: 石膏旋流器性能指标短路流结构优化
分类号: TQ177.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 27次
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内容摘要

本文以石膏旋流器为研究对象,主要利用仿真实验的方法,对旋流器的分离性能指标进行了研究。模仿火电厂石膏脱水的介质和流程,搭建了实验平台,并运用正交试验的方法科学安排实验,获取了大量相关数据。根据实验数据,首先,分析了溢流管内径、壁厚、深入长度,底流管内径、长度,操作压力以及入口浓度单独变化时对石膏旋流器分离性能指标的影响；其次,利用MATLAB软件对综合因素变化时的数据进行了回归分析,得出了生产能力、分流比、分离效率、折算分离效率及分离粒度等指标的表达式；然后,根据得到的模型分析了影响各分离指标的因素,并且与单因素分析的结果一致,明确了因果关系。在指标优化方面,结合石膏旋流器的相关知识、理论,重点针对底流浓度的调节和减少短路流进行了探讨。通过改变溢流管及底流管的尺寸和比例,可以使底流浓度控制在理想范围；并设计了具有新型溢流管和柱段结构的旋流器,达到了减少短路流流量的目的,从而改善了旋流器性能。综合研究所得的成果,提出了新型石膏旋流器模型,并利用数值模拟和仿真实验两种方法,对原始旋流器模型和改进后的模型进行了内部流场和分离性能方面的比较,在主要指标上,新型旋流器要好于原始结构,初步确认了优化方案的可行性。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
    1.2.1 国外水力旋流器的研究现状  11-13
    1.2.2 国内水力旋流器的研究现状  13
  1.3 本课题的主要研究内容  13-15
第2章基本理论及流动分析  15-27
  2.1 流体力学方程  15-19
    2.1.1 连续性方程  15-17
    2.1.2 运动方程  17-18
    2.1.3 能量方程  18
    2.1.4 强旋转流动方程  18-19
  2.2 流体力学模型  19-21
    2.2.1 湍流模型(RSM)  19-20
    2.2.2 多相流模型  20-21
  2.3 流动分析  21-26
    2.3.1 旋流器内部流场  21-24
    2.3.2 流体流动形式  24-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章石膏旋流器实验研究  27-44
  3.1 仿真实验平台  27-28
  3.2 实验方法与步骤  28-30
    3.2.1 实验方法  28-29
    3.2.2 实验步骤  29-30
  3.3 单因素分析  30-39
    3.3.1 溢流管结构尺寸分析  30-35
    3.3.2 底流管结构分析  35-38
    3.3.3 入口压力  38
    3.3.4 入口浆液浓度  38-39
  3.4 综合因素分析  39-43
    3.4.1 多因素分析的基础工作  39-40
    3.4.2 实验数据处理  40-42
    3.4.3 回归模型分析  42-43
  3.5 本章小结  43-44
第4章旋流器结构优化与新模型实验  44-53
  4.1 旋流器结构的改进  44-47
    4.1.1 底流浓度的控制  44-45
    4.1.2 减少短路流的措施  45-47
  4.2 新模型的数值模拟  47-50
    4.2.1 切向速度场  47-48
    4.2.2 轴向速度场  48-49
    4.2.3 径向速度场  49-50
  4.3 新型旋流器的实验研究  50-51
    4.3.1 溢流管与底流管内径尺寸变化  50-51
    4.3.2 局部结构变化  51
    4.3.3 新旧模型对比  51
  4.4 本章小结  51-53
第5章结论与展望  53-55
  5.1 结论  53
  5.2 展望  53-55
参考文献  55-58
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  58-59
致谢  59

石膏旋流器实验研究及结构优化

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