高效分级旋流器的开发的研究.pdfVIP

于福家陈炳辰刘其瑞 摘要本文研制了一种新型GTz一旋流器，这种旋流器消除或减4、了空气柱对分级过程的不利影 ’ 响，显著提高了旋流器的分级效率，为旋流器的应用开辟了新途径。 关链词旋流器空气柱分级效率分级精度 一、前言 水力旋流器自1939被用于工业以来．在选矿、化工等领域得到了广泛的应用。但到目前为止，旋流 器在应用过程中其分级效率仍然比较低(一般只有50％左右)，因此如何进一步提高旋流器分级效率的问 题，长期以来一直是人们研究和关注的焦点。 影响旋流器分级效率的因素很多，有结构参数的影响．也有操作参数的影响，近期旋流器流场研究的 结果表明：旋流器的空气柱在旋流器分级过程非常不稳定，对旋流器内流场有着严重的破坏作用，是影响 旋流器分级效率的重要因素之一。本文在认真分析研究影响旋流器分级效率因素的情况下，研制出了一种 新型GTZ一旋流器，该旋流器消除或减小了空气柱对分级过程的破坏作用，达到了改善旋流器内流场、提 高旋流器分级效率的目的。 二、旋流器的空气柱及其影响 几乎所有的水力旋流器在工作中都存在着空气柱，这是传统旋流器内流动的特点之一。旋流器内流体 的运动示意图如图1所示。当液体自给入口切向给入旋流器后，由于各种能量损失，在外部区域只能形成 所谓的半自由涡运动，即切向速度与半径的n次方成反比(n一般在0．4～0．9之间)，在某一半径处．静 压头将全部转化为速度头及摩擦损失，从而使得中心区域出现负压：于是沉砂口外的空气被吸入形成空气 柱。空气柱是旋流器强制涡的主要组成部分，这就是说，强制涡对分级过程的破坏作用是由空气柱引起的。 空气柱对旋流器的不利影响主要表现在：一方面，空气柱尺寸不稳定．它加剧了旋流器内流场的波动．不 利于固体颗粒沿着径向及轴向的规律性分布：另一方面，空气柱位置不稳定，它干扰流场的对称与稳定． 使得冶不同半径方向进入溢流的颗粒粒度差别增大。 空气柱的存在是传统水力旋流器工作方式的必然产物，而非其工作过程所必需。由于固体颗粒不能进 入空气柱内，因而在空气柱内并不进行分级与分离过程。事实上，旋流器的空气柱不仅没有分级作用，相 反它却无谓地消耗能量；这些能量包括，粘性损失、湍流损失、位置波动损失及整个空气柱内流体的动能 等。可见，消除旋流器空气柱，对改善旋流器的分级过程具有十分重要的意义． 三、新型GTz_旋流器对流场的改善作用 液气界面的可移动性和可压缩性是造成空气柱不稳定的内在因素，而空气柱的存在则是由普通旋流器 的结构特点所决定的。因此，要消除旋流器的空气柱，就必须对普通旋流器的结构进行改进。为此我们成 功地研制了一种新型GTz一旋流器。这种旋流器改变了普通旋流器内的气体流动状态，使旋流器内空气的 流通阻力增大、速度变慢，使空气柱的尺寸变小甚至完全消失，从而消除或减小了空气柱对分级过程的不 利影响。 前已述及，空气柱对流场的破坏作用主要表现在两个方面，既空气柱尺寸的波动和位置的波动。对 于盯rz—旋流器而言，首先，当压力等工作条件波动时，空气柱有增大或减小的趋势，但由于其空气的流 动阻力增大、速度变慢，使得空气柱的尺寸只能缓慢改变．并且变化的幅度较小。在实际中，旋流器的工 作条件总是处于不断的变化之中，因而空气柱的尺寸也就处于不断的扩展与收缩的变化之中。但是，与普 通旋流器相比．GTz一旋流器空气柱尺寸波动的范围较小，波动的速度相对也比较缓慢，这就减小了由空 气柱尺寸波动对流场的干扰。 其次，无论空气柱的位置如何不稳定。它的中心线的平均位置一定与旋流器的轴心重合。在工作条 件相同的情况下，GTz一旋流器与普通旋流器空气柱轴线上各高度处所受的作用力必然相同，这意味着在 某一时刻二者空气柱轴线偏离旋流器中心的位移相同。但是，由于GTZ—旋流器空气柱尺寸的减小，使空 气柱直径与旋流器直径和溢流管直径的比变小：这就相对减小了空气柱晃动对流场均匀性、对称性的破坏， 一134一 同时，也减轻了对溢流管内流动的干扰。 ， YP● 厂、尸：尹耳 叶～，[ ≮