固液分離過濾器流場(chǎng)的數(shù)值模擬與分析

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1、萬方數(shù)據(jù)第30卷第2期大連交通大學(xué)報(bào)vol-30No．2三!翌!生蘭旦!殳望旦型壘!：Q!旦壘!：!壘翌!!壘Q!Q!曼旦型!∑旦堅(jiān)!!!!壘￡!：!塑!．文章編號(hào)：1673-9590(2009)02—0006-04固液分離過濾器流場(chǎng)的數(shù)值模擬與分析單麗君，陳蕊娜(大連交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，遼寧大連116028)摘要：采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(簡(jiǎn)稱CFD)方法對(duì)過濾器的過濾單元——濾柱內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行了模擬和分析，并改變邊界條件和模型的結(jié)構(gòu)，分析了其對(duì)流場(chǎng)的影響．結(jié)果表明，減小人口水流速度有利于顆粒在濾柱表面的均勻沉積；將出水口設(shè)置到

2、罐體最上部，町以基本消除濾柱內(nèi)的死水區(qū)，同時(shí)也增大了有效過濾面積，提高了過濾效率．關(guān)鍵詞：過濾器；數(shù)值模擬；CFD；流場(chǎng)分析；固液分離中圖分類號(hào)：THl37．9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AO引言固液分離技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，如選礦、造紙、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、食品等．過濾是傳統(tǒng)的固液分離技術(shù)中的一種，是借助粒狀材料或多孔介質(zhì)截除水中懸浮固體的過程．目前過濾器的種類繁多，過濾效率不同．本文所分析的是一種高精度的超聲波反沖洗過濾器，其罐體是圓柱形，罐體內(nèi)設(shè)有一層分隔板，上部是清液，下部是濁液，過濾元件是一組濾柱．本文采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(簡(jiǎn)稱c

3、FD)對(duì)過濾單元即濾柱內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行分析，因?yàn)槔碚撗芯坎荒茏屓酥庇^的看到濾柱內(nèi)流體流動(dòng)狀況，所以本文采用進(jìn)行數(shù)值模擬，使研究結(jié)果可視、直觀，化，從而指導(dǎo)用戶進(jìn)行過濾器的優(yōu)化謝十．1分析模型建立1．1模型網(wǎng)格劃分及邊界條件過濾器內(nèi)部設(shè)有8根濾柱，劃分網(wǎng)格時(shí)，為了減少網(wǎng)格數(shù)量并盡可能劃分出規(guī)則網(wǎng)格，根據(jù)流場(chǎng)和幾何形狀的復(fù)雜程度，取流場(chǎng)情況比較復(fù)雜的一根靠近罐體出口的濾柱進(jìn)行分析，又因?yàn)槠錇V柱是軸對(duì)稱的，所以取一半進(jìn)行研究，全部網(wǎng)格采用四邊形單元，共劃分3萬網(wǎng)格，建立如圖l所示的有限元模型．圖l模型網(wǎng)格劃分1．2假設(shè)條件過濾器內(nèi)流場(chǎng)

4、復(fù)雜，在建模時(shí)需要作以下假設(shè)：①假設(shè)流體作定常流動(dòng)；②整個(gè)流動(dòng)過程為等溫過程¨J．1．3邊界條件拉1模型邊界條件設(shè)置如下：流體進(jìn)口速度(包括連續(xù)相和顆粒)為22-n／s，流體出口壓力為大氣壓，顆粒流量為13kg／s，粒徑為0．6～lmm，濾芯設(shè)置為多孔介質(zhì)，滲透率為2×109m2．粒子到達(dá)濾芯后靜止，停止軌道計(jì)算．1．4物理模型入口處水中顆粒的含量為小于等于100叫L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于體積含量的10％，故選擇拉格朗日離散相模型．連續(xù)相與離散相之間采用耦合計(jì)算，當(dāng)顆粒穿過每個(gè)FLUENT模型的控制體時(shí)，通過計(jì)算顆粒的動(dòng)量變化和質(zhì)量變化

5、求解連續(xù)相傳遞給離散相的動(dòng)量和質(zhì)量值．連續(xù)相計(jì)算時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)后一占湍流方程(1)、(2)㈨]：收稿日期：2008—07一17基金項(xiàng)目：大連市經(jīng)委科技計(jì)劃資助項(xiàng)目(x69728)作者簡(jiǎn)介：?jiǎn)嘻惥?1966一)，女，副教授，碩士，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)及理論的研究E-m蝴：s2002lj@ya}Ioo．com．cn．一般的空氣凈化設(shè)備過濾空氣大概分為一下方法和步驟。1、多重過濾網(wǎng)————防止空氣中的灰塵和病菌進(jìn)入室內(nèi)多重活性碳過濾網(wǎng)有效攔截灰塵病菌，進(jìn)行過濾空氣，確保進(jìn)入室內(nèi)的空氣潔凈?？諝膺^濾器http://www.wxynt.com

6、/2、氧化鈦殺毒————降解室內(nèi)空氣中的甲醛、苯等有機(jī)毒氣的污染http://www.wxynt.com/product.asp納米級(jí)二氧化鈦由紫外光激活，進(jìn)行過濾空氣有效降解空氣中的甲醛、苯等有機(jī)毒氣的放射污染。3、負(fù)離子增氧————增加室內(nèi)空氣中的氧氣至適量并保持含量穩(wěn)定負(fù)離子發(fā)生器給室內(nèi)空氣增氧，確保進(jìn)入家居的空氣保持足量的氧氣、充滿活力，加強(qiáng)過濾空氣>4、PTC陶瓷加熱————加熱室內(nèi)空氣至舒適溫度PTC陶瓷加熱片對(duì)冬季進(jìn)入室內(nèi)的新風(fēng)進(jìn)行輔助預(yù)熱，適當(dāng)增加室內(nèi)的溫度，從而過濾空氣，讓家居溫暖舒適。5.紫外光殺菌———

7、—強(qiáng)效殺滅空氣中的流行性病毒細(xì)菌紫外線光源具有強(qiáng)效殺滅空氣中的流行性病毒細(xì)菌，使人遠(yuǎn)離感染源，進(jìn)行過濾空氣，呵護(hù)全家健康。過濾器是輸送介質(zhì)管道上不可缺少的一種裝置,通常安裝在減壓閥、泄壓閥、定水位閥或其它設(shè)備的進(jìn)口端，用來消除介質(zhì)中的雜質(zhì)，以保護(hù)閥門及設(shè)備的正常使用。當(dāng)流體進(jìn)入置有一定規(guī)格濾網(wǎng)的濾筒后，其雜質(zhì)被阻擋，而清潔的濾液則由過濾器出口排出，當(dāng)需要清洗時(shí)，只要將可拆卸的濾筒取出，處理后重新裝入即可，因此，使用維護(hù)極為方便。http://www.wxynt.com/chengxin.asp萬方數(shù)據(jù)第2期單麗君，等：固液分

8、離過濾器流場(chǎng)的數(shù)值模擬與分析7嗇cp后，+蠹cp后ui，=毒【(p+魯)鷥】+G女+G6一p占一％+SI(1)去cp8)+去(p占uj)=毒[(肛+魯)鷥】+^^2cl。詈(G^+c3。G6)一c2。p}+s。(2)其中，G。是由于平均速度梯度引起的湍流能尼的產(chǎn)生項(xiàng)；G。是由于浮力引起的湍