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平衡轨道理论在水力旋流器中的重要应用

[2016/1/9]

    为了应对日益激烈的市场竞争,旋流器除了不断改善分离性能之外,水力旋流器理论的另一重要内容就是旋流器的准确计算选型,特别是对于不可能在实验室直接进行分离试验的大直径旋流器,要求有能准确计算出旋流器分离粒度以及生产能力的数学模型,通过理论或者半理论-半经验公式建立旋流器分离粒度、处理能力与旋流器控制参数之间的数学关系。

   水力旋流器是一种离心分离设备,因此,固体颗粒能够被分离主要取决于作用在其上的离心力和流体阻力。若离心力大于流体的阻力,颗粒被抛向旋流器内壁处;反之,颗粒将向中心方向运动。除受力因素之外,颗粒的分离行为还受到颗粒在旋流器内的停留时间、湍流作用等因素的影响。根据这些影响因素,研究者们得到了基于平衡轨道理论、停留时间法以及湍流理论的固液旋流器分离粒度模型:平衡轨道理论。

   平衡轨道理论的基本原理是:在水力旋流器的分离过程中,当颗粒在某一回转半径上所受到的径向离心力与来自于流体的径向曳力相平衡时的颗粒粒度即为旋流器的分离粒度,所处的回转半径即为平衡轨道。在平衡轨道上,颗粒处于动平衡状态。根据平衡轨道的原理,不同粒度的颗粒有不同的平衡轨道,因此根据此理论计算分离粒度的关键就是选取合适的平衡轨道。

   一般认为,平衡轨道应具有以下的特性:轨道以内的固体颗粒都将进入溢流产品中,轨道意外的固体颗粒都将进入底流产品中。不同的研究者选择的平衡轨道面包括有:最大切向速度轨迹面、零轴速包络面、内旋流器面、外旋流面等。需要特别注意的是要考虑颗粒在旋流器内的停留时间以及流体湍流的影响,并不是所有的颗粒在旋流器内都能达到相应的平衡。(zc)

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