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水力旋流器薄流层内流体速度分析

[2017/12/19]

   由于水力旋流器的薄流层厚仅2至3毫米,故可假定整个层厚上流体径向速度为零。实测的澳门银河5163薄流层区内流体的切向和轴向速度沿轴向的分布规律如下图所示。

水力旋流器薄流层内流体切向速度(a)和轴向速度(b)沿轴向的分布

  结果发现,切向速度沿轴向向下迅速降低,而轴向速度减小的幅度要小得多。切向速度沿轴向下迅速降低的原因主要在于水力旋流器的梯度很大,其薄流层很薄而速度梯度很大,其旋转向下运动时受器壁的摩擦阻力很大和能量损失很大所致。

  根据结果分析,水力旋流器薄流层轴向坐标Z处的切向速度Vt可由下式描述:VtZ=C 式中n为切向速度指数,C为常熟,用线性回归方法可得R和C的值(下表1)。可见当进口速度变化时,R和C变化不大,说明水力旋流器薄流层内流体切向速度沿轴向位置的变化有着基本恒定的规律。

表1 薄流层流体切向速度指数R及常熟C

  轴向速度沿轴向向下降低的幅度较小。这是因为,虽然轴向也有摩擦损失,但却有恒定的重力加速度来使轴向速度增大。在充气水力旋流器下部,流体的切向速度比轴向速度小得多。因此,过长的充气水力旋流器其下部因切向速度很小不能提供较强的离心力场而达不到强化浮选的目的,故该旋流器的长径比不宜过大,其多孔内筒的长径比以小些为好,较短的充气水力旋流器串联使用效果应比较长的旋流器好。

  其他参数一定时,进口速度对薄流层内流体速度的影响如下图所示:

进口速度对薄流层内流体速度的影响

  可见随着进口速度的增大,切向速度增大快而轴向速度增大慢,说明增大进口速度得到的动能主要转化为增强离心力强,所以进口速度可在一定程度上作为水力旋流器内离心力场强弱的标志。

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