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ф75/ф100水力旋流器除镉的数值模拟及实验研究

作　者: 黄伟
导　师: 刘吉普
学　校: 湘潭大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 水力旋流器固液分离除镉数值模拟分离效率
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

除镉用的水力旋流器是一种固-液水力旋流器,它利用流体高速旋转时产生的离心力将镉粒子从水中分离出来。固-液水力旋流器因其结构简单,分离效率高,且现场生产时操作方便,被广泛应用到许多工业领域。由于实验研究周期长且耗费大,所以越来越多的研究者开始采用CFD技术对水力旋流器内的固液分离现象进行研究。本文针对某厂两种除镉水力旋流器进行对比研究。为了研究方便,首先利用湍流模型中的雷诺应力模型对两种除镉水力旋流器内的清水流场进行了数值模拟。研究发现：两种除镉旋流器内的流体流动呈双螺旋形状；轴中心处由于负压会有空气柱产生,该空气柱从底流口一直贯穿到溢流口；流场的切向速度最大,轴向速度次之,径向速度最小,三者基本上呈轴对称分布；流场的压力分布有较好的轴对称性,靠近壁面处压力较高,中心处压力较低,其中空气柱区域压力最低,压力沿轴向几乎没什么变化。其次采用颗粒随机轨道模型对两种除镉旋流器内镉粒子进行了数值模拟,得到了镉粒子的运动轨迹和流量、浓度及粒径的变化对分离效率的影响。研究发现：两种除镉水力旋流器的分离效率随流量的增大而增大,但流量增大到某一程度后,分离效率反而会减小；分离效率随浓度的增大而明显减小；镉粒子粒径越大越容易被分离,但达到某一粒径时分离效率会接近1,大于该粒径的镉粒子几乎可以被分离；对比发现φ75mm除镉旋流器在同等操作条件下除镉的效果会更好。最后对φ75mm除镉旋流器进行了除镉实验研究,得到了入口流量和分离效率之间的关系,并且发现数值模拟的计算结果和实验数据的结果相对误差比较小,这说明本文对两种除镉旋流器流场和分离效率的数值模拟基本上是正确的。

ф75/ф100水力旋流器除镉的数值模拟及实验研究

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