超細(xì)顆粒旋流分離器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、針對(duì)集成膜法海水軟化裝置去除海水中5μm以上固體懸浮物的要求，本研究提出以內(nèi)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)導(dǎo)流、整流并強(qiáng)化旋轉(zhuǎn)，開發(fā)出了內(nèi)置螺旋導(dǎo)流板和曲線長(zhǎng)錐體的α-Pa型旋流器。本文所做主要研究工作如下： 首先，以CFD模擬軟件Fluent6.2提供的雷諾應(yīng)力模型(RSM)為基礎(chǔ)，分析了α-Pa型旋流器中速度矢量、切向速度、軸向速度、靜壓、動(dòng)壓等參數(shù)的分布規(guī)律，研究了水力旋流器內(nèi)溢流管、螺旋導(dǎo)流板和曲線長(zhǎng)錐體結(jié)構(gòu)對(duì)其分離性能的影響。利用相間耦合的

2、隨機(jī)軌道模型對(duì)α-Pa型旋流器內(nèi)的顆粒運(yùn)動(dòng)行為進(jìn)行模擬，預(yù)測(cè)了不同粒徑顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，通過對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡的分析，尋找顆粒相運(yùn)動(dòng)行為和流場(chǎng)之間的相互影響規(guī)律。模擬結(jié)果表明：將溢流管由直圓管改為漸擴(kuò)管后，使得溢流出口流體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能，從而降低能耗；α-Pa型旋流器以其內(nèi)構(gòu)件--螺旋導(dǎo)流板實(shí)現(xiàn)了對(duì)流體的導(dǎo)流和整流，抑制流體湍動(dòng)，有效地消除了“砂環(huán)”影響；曲線長(zhǎng)錐體結(jié)構(gòu)延長(zhǎng)了流體在旋流器內(nèi)的流動(dòng)時(shí)間，有利于細(xì)顆粒的分離。 其次，依

3、據(jù)模擬優(yōu)化結(jié)果，加工了相同尺寸的常規(guī)旋流器和α-Pa型旋流器，以水-細(xì)砂為實(shí)驗(yàn)物系對(duì)兩旋流器的分離性能開展了室內(nèi)性能測(cè)試對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：與常規(guī)旋流器相比，α-Pa型旋流器以內(nèi)構(gòu)件對(duì)流體進(jìn)行導(dǎo)流和整流后，不僅流場(chǎng)穩(wěn)定，而且壓降低、能耗小。在相同操作條件下，α-Pa型旋流器對(duì)于小粒徑顆粒的分級(jí)效率優(yōu)于常規(guī)旋流器；對(duì)于5μm粒徑的顆粒其分離效率達(dá)到90％；當(dāng)分流比為0.87時(shí)，其分割粒徑d50為1.3μm。以海水為實(shí)驗(yàn)物系對(duì)α-Pa型