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射流浮选柱的数值模拟与试验研究

作　者: 刘建朝
导　师: 王怀法
学　校: 太原理工大学
专　业: 矿物加工工程
关键词: 气泡发生器浮选柱 FLUENT 数值模拟
分类号: TD94
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 212次
引　用: 2次
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内容摘要

射流浮选柱是浮选中一种性能比较优良的设备,广泛应用于细粒煤的浮选。本文系统地总结了浮选柱的历史,现状及主要类型,讨论了浮选柱的发展趋势。文中设计了一种加有腔室的射流充气器作为浮选柱的充气设备,研究了它在实验室规模浮选柱中的充气性能。由于射流浮选柱系统内流体流动情况比较复杂,测量流场比较困难。为了解其内部的流体状态,本文通过合理的建模,应用流体动力学软件FLUENT中的多相流模型,对普通和加有腔室两种射流气泡发生器以及浮选柱进行了空气和水两相流混合过程的数值模拟。揭示了射流器内空气和水混合的工作机理,得到了射流器和浮选柱内流场各变量分布,对气液两相流场中气相分布情况有了较为明确的了解。本文还对搅拌桶内煤浆的流场进行了模拟,得出煤浆的各种场量分布规律。实验部分主要是以普通的气泡发生器和加有腔室的气泡发生器为研究对象,进行清水充气试验。探讨了不同操作参数、结构参数和物性参数下,两种不同类型气泡发生器对浮选柱的充气性能,并探索了影响浮选柱内气含率因素的规律。并通过液位上升法、压差法研究了浮选柱的含气率,摸索出一种简单的测定浮选柱内局部气含率的方法—注射吸取法。阐述了浮选柱内的气泡与颗粒作用的理论,并对浮选柱进行了带煤试验,并通过所得到的浮选试验结果来检验浮选柱系统在不同条件下的浮选效果。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-17
  1.1 选题目的和意义  9
  1.2 浮选过程描述  9-12
    1.2.1 浮选简述  9-10
    1.2.2 浮选过程的多尺度  10-11
    1.2.3 浮选过程微观描述  11-12
  1.3 浮选柱的研究现状  12-16
    1.3.1 浮选柱的历史回顾  12-13
    1.3.2 几种常见浮选柱简介  13-14
    1.3.3 近年来浮选柱的研究进展  14-15
    1.3.4 浮选柱的应用状况  15
    1.3.5 浮选柱的气泡发生器简介  15-16
  1.4 本文研究的主要内容  16-17
第二章射流浮选柱系统结构  17-23
  2.1 射流气泡发生器结构  17-19
  2.2 搅拌桶的结构  19
  2.3 浮选柱结构  19-20
  2.4 给矿器结构  20-21
  2.5 射流浮选柱系统  21-23
第三章选柱设备多相流数值模拟  23-62
  3.1 湍流与多相流  23-31
    3.1.1 湍流  23
    3.1.2 湍流模型  23-28
    3.1.3 多相流建模方法  28-29
    3.1.4 多相流模型  29-31
  3.2 计算流体力学简介  31-32
    3.2.1 计算流体力学  31
    3.2.2 计算流体力学软件FLUENT  31-32
  3.3 数值计算方法  32-34
    3.3.1 GAMBIT 的网格划分方法  32-33
    3.3.2 N-S 方程离散的方法  33-34
    3.3.3 SIMPLE 和SIMPLEC 算法  34
  3.4 数值模拟的主要研究内容  34-60
    3.4.1 射流充气器的数值模拟  34-44
    3.4.2 搅拌桶的数值模拟  44-49
    3.4.3 浮选柱的数值模拟  49-60
  3.5 小结  60-62
第四章射流充气器的充气试验研究  62-80
  4.1 影响射流充气器充气量的参数研究  62-67
    4.1.1 射流充气器的特性曲线  62-63
    4.1.2 物性参数对充气量的影响  63-65
    4.1.3 结构参数对充气量的影响  65-66
    4.1.4 操作参数对充气量的影响  66-67
  4.2 影响浮选柱整体气含率的参数研究  67-79
    4.2.1 整体气含率的测定方法  67-68
    4.2.2 局部气含率的测定方法  68-71
    4.2.3 影响整体气含率的参数研究  71-76
    4.2.4 影响局部气含率的参数研究  76-79
  4.3 小结  79-80
第五章射流浮选柱的煤泥浮选试验研究  80-90
  5.1 射流浮选柱试验目的和工作原理  80
  5.2 影响射流浮选柱浮选的参数研究  80-88
    5.2.1 煤样的筛分  80-81
    5.2.2 煤泥浮选的药剂制度  81
    5.2.3 浮选柱试验操作  81
    5.2.4 物性参数对浮选结果的影响  81-85
    5.2.5 结构参数对浮选结果的影响  85-87
    5.2.6 操作参数对浮选结果的影响  87-88
    5.2.7 试验注意事项  88
  5.3 小结  88-90
第六章主要结论与建议  90-92
参考文献  92-95
致谢  95-97
攻读学位期间发表的学术论文  97

射流浮选柱的数值模拟与试验研究

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