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《基于CFD軟件的水力旋流器進口設(shè)計及耐磨度評估》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、建材世界2010年第31卷第1期基于CFD軟件的水力旋流器進口設(shè)計及耐磨度評估蔣韋，胡明振(武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，武漢430070)摘要：運用GAMBIT建立250mm水力旋流器模型，通過CFD軟件對其傳統(tǒng)和改進后進口形式及整機進行磨損模擬仿真，通過對比分析，確定了改進后的進口形式符合礦漿流的運動規(guī)律，具有較高的耐磨度，為水力旋流器的優(yōu)化仿真和技術(shù)發(fā)展提供理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：水力旋流器；進料口；CFDOptimizingHydrocycloneInletDesignandErosionEvaluationUsingAdvancedCFDModelJJANGWei．HUMing-zh
2、en(SchoolofResourcesandEnvironmentalEngineering，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430070，China)Abstract：Thepaperusedcomputationalfluiddynamics(CFD)笛atooltosimulatethenewdesignofinlethead，andes—tablishtheerosionmodelofresistance，hasprovidebaseforthetechnologydevelopmentofhydrocyclone．Keywords：hydroe
3、yclone；inlet；CFD水力旋流器是國內(nèi)外選礦工藝中普遍采用的分級設(shè)備。在磨礦回路中，其分級效率一般為40％左右。分級效率較低直接導(dǎo)致了物料的“過磨”。而“過磨”增加磨機的能耗和鋼耗，影響磨機的處理能力，且惡化了后續(xù)選擇作業(yè)的技術(shù)指標(biāo)。經(jīng)驗證明，分級效率提高30％磨礦總能耗可降低20％11]。為了降低選礦的能耗和鋼耗，提高選礦的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟效益，提高水力旋流器的分級效率是迫切需要解決的關(guān)鍵問題之一。水力旋流器進口形式設(shè)計是影響其分級效率的主要因素之一。進口形式設(shè)計不合理，會大大增加礦漿的壓力損失，降低其流速，同時，也增加了旋流器進I：1的磨損。文章通過對進口形式的優(yōu)化設(shè)計，和進口
4、耐磨度仿真，為水力旋流器的優(yōu)化設(shè)計提供了理論依據(jù)。1進口設(shè)計常規(guī)的水力旋流器進料口往往是與圓筒相切的形式接合，物料以5～12m／s進入水力旋流器后，沿著圓筒壁的切線方向進入，并開始做旋轉(zhuǎn)運動。這樣的形式往往存在著較大的壓力和流速損失[2l。改進后的進料口是物料在一定壓力(0．05～0．3MPa)下，物料以浙開線給料方式進入旋流器筒體，形成螺旋運動。漸開線人料方式可以將湍流程度降至最低，而最大程度的將動能轉(zhuǎn)化為離心力。在離心力場中，高密度顆粒離心沉降速度大，集中在旋流器外層，隨外旋流向底流口流動，低密度顆粒離心沉降速度小，集中在旋流器內(nèi)層，隨內(nèi)旋流向溢流口運動，形成密度分層的規(guī)律。如圖1所示
5、，利用阿基米德螺線建立了水力旋流器進料口的3D模型，符合礦漿流的運動規(guī)律。圖2為制造出來的進料管。2耐磨度評估在選礦的實際分級生產(chǎn)中，旋流器的磨損問題是影響旋流器使用壽命的主要因素。旋流器的耐磨度好壞除了要有好的耐磨內(nèi)襯材料外，還要有平滑的曲線設(shè)計，去除尖銳或突出的部分。1172010年第31卷第1期圖1進料口的3D模型圖2新模型設(shè)計試驗結(jié)果利用GAMBIT建立水力旋流器三維模型，對于不同的進料形式，CFD模型均能準(zhǔn)確的預(yù)測其磨損度。磨損的速度可通過如下公式計算[3】。。岢mpc(DP)廠(a)VB蟾黼2p厶-I——瓦磊一一一ⅨⅢ式中，優(yōu)。為礦漿濃度；廠(口)為進料口顆粒的碰撞角度；V為礦
6、漿流動速度；C(DP)為顆粒直徑。通過CFD軟件的模擬仿真，設(shè)置礦漿流的速度、濃度和不同粒徑顆粒的碰撞角度，模擬水力旋流器的磨損程度。傳統(tǒng)進料口的磨損模擬如圖3所示，改進后的進料口模擬磨損如圖4所示。圖3常規(guī)進口形式的磨損圖3顯示了利用CFD模擬的在傳統(tǒng)進料口設(shè)計中的粗顆粒運動造成的磨損效果，這種效果與現(xiàn)實旋流器磨損的部位非常接近。圖4顯示了優(yōu)化設(shè)計后的進口形式造成的磨損效果。由此可知，優(yōu)化后的設(shè)計大大降低了進料口的磨損程度，延長了使用壽命，并有利于旋流器的連續(xù)生產(chǎn)使用。水力旋流器的整體磨損仿真如圖5、圖6所示。1】8圖4優(yōu)化后的進口形式磨損圖5傳統(tǒng)進口形式的整體磨損仿真圖6優(yōu)化后進口形式
7、的整體磨損仿真由圖可知，改進后的水力旋流器進料口完全符合礦漿流體的運動規(guī)律，磨損程度已大大低于其他部位，磨損程度在錐段和頂點區(qū)域大大增加，這與現(xiàn)實操作中的磨損程度非常接近。3結(jié)語運用GAMBIT建立水力旋流器仿真模型，通過CFD對改進進口形式后的進口和整機進行了磨損仿真模擬，結(jié)果顯示，改進后的進口形式大大降低了進口處的磨損程度，說明改進后的進口符合礦漿流的運動規(guī)律，有利于分級效率的提高，為旋流器整機的優(yōu)化設(shè)計提供了理論依
