水力旋流器直径选择计算法

SupplOctober．2006矿业快报EXP】刚三SSINFORMATIONOFMININGINDI熔TRY增刊2006年10月水力旋流器直径选择计算法庞学诗(中南大学)摘要：水力旋流器直径是其分离工程设计的最主要项目，其选择计算方法有几种，但由于程序不同而且无统一的科学规范，往往要进行大量的方案比较运算工作才能最终确定，给设计者特别是经验不足的设计者带来诸多不便。文中介绍两种比较简便易行、切实可靠的选择计算法——作者法和阿蒂本法，并以实例的形式进行了选择计算的演示，供读者使用或参考。关键词：水力旋流器；最大切线速度轨迹法；旋流器基本直径；标准旋流器；标准条件水力旋流器由于其工作流体运动的特有形式，使其沿径向产生高的切线速度、大的速度梯度和强的紊流现象，形成比重力场大几十甚至上千倍的离心力场，巨大的剪切应力和剧烈的混合作用，使其具有分级、脱泥、澄清、浓缩、选别和传质等多种分离功能；再加上它结构简单、操作方便、生产能力大、分离效率高、占地面积小、无传动部件、易于实现自动控制和便于同型设备配套的优点，广泛的应用于国民经济的众多技术领域，发挥着明显的经济效益和社会效益。观其发展形势，可以说凡有粒度差、形状差和密度差的两相流体分离工程，水力旋流器无疑是其设备选择的优选方案之一。凡是应用水力旋流器分离两相流体的技术工程，在设计过程中都会遇到其技术规格(直径)的选择计算问题，现介绍如下两种方法供读者应用或参考。1选择计算方法1．1作者选择计算法[1-3]本法是根据“组合螺线涡运动流体沿径向的最大切线速度轨迹面，就是水力旋流器分离过程中计算压力降(能量消耗)最佳基准面”的学说，首先导出其生产能力计算式：q。=2．69Ddi再结合旋流器结构参数问的最佳几何相似关系，亦即结构参数间的最佳比例关系导出供初步设计应用的旋流器基本直径计算通式：q=1．=⋯0．5．o。．zs_．^_。-，o一，clll(2)当两相流体(浆体)为水(p=1)和固体物料组成时，则其基本直径为：38B=砰栏猕，till25(3)屿一△P％25[c。+占(1一c。)]o-’、j7当两相流体(浆体)为其他液体(10≠1)和固体物料组成时，则其基本直径为：哆=南罢洛，CITl25㈤％一△P象5[IDc0+占(1一c0)]o·’、斗’式中，q7。为计划单台旋流器的生产能力，m3／h，口7。=Q(1+s)(Ri+{)／，z，，l为计划配置台数，是车间或系统的实际生产台数，不含备用台数；Q为磨机处理的原矿量t／h；S为返砂比或循环负荷；Ri为旋流器给矿液固比；艿、P、Pm分别为固体物料、液体和浆体的密度，t／m3，当浆体由水和固体物料组成时，则P优2瓦了百向，也可参见图1选用；当浆体由其他液体和固体物料组成时，则Pm=孑iF辆；刖乙为旋流器给矿压力，MPa，它同其分级粒度有关，可参见图2选用。同一分级粒度的给矿压力不是定值而是一个范围值，通常取其平均数；分级粒度与相应粒级含量的关系见图3；G，为旋流器给矿浓度。所谓基本直径是指根据分离工程的原始资料(Q、S、Ri、d、‰等)通过上述计算式算出的旋流器直径，但可以此为据从其系列产品中选取与其相近的直径，则此相近直径就是该工程所需旋流器直径，同该直径相应的结构参数通常就是所需旋流器的工业生产参数。还应指出，计划单台旋流器的生产能力q7。，既要用设计工程的规模相适应，又需同旋流器的配套系列数相符合；既要考虑其实用台数，又需注意其备用系数，应综合考虑，谨慎处理。鹿学诗；水力旋流嚣直径选择计算法2006年10月“2“”““2”2⋯“s“3‰嚣素矗ⅢL矿蕞稚和毫璧与矿石毫曩的美慕§『Ⅱ☆／l吩田2水力期憾舟衄垃度l如)与堵矿压力的蒉蔡I2阿蒂本(Atterbun·R·A)选择计算法【卜6】阿蒂本运用Krdb公司的标准型旋漉器(直径等于筒高D=H，给矿口面积A。=0．04D2，溢流口面积^=028D2．沉砂口直径正=(01～035)D，锥高口=10‘-20，给矿口星矩形而且长边同其轴线相平行，溢流口伸至培矿izl以下)，在标推条件下(组戚浆件的介质为20C的水、固体物料密度8=265t／m3，体积浓度G<4％．给矿压力△^=69F．Pa)进行研究。根据其研究结果首先建立起旋藏器的校正分离杖窿与其直径和操作参数同的数学模型。即：dm；面驴百iII严．93百D。百．a5面ipj，m(5)g}￡＆／p‘硼3fC咖--qta应粒氧害■的美摹1棚胛##☆■l¨4m#&音■{”*m托t音量然后，对上式进行相应的数学处理。得到供初步设计使用的旌流器基本直径计算式：B=0024d描诅砖”(a—P)o”(1一O．019Q)2”．an(6)式中，△Pm为给矿压力，kh；o为给矿浆体的休积浓度，就承矿石组戚的浆体为：C-,=≈丌a+白(I一已)]；d∞。为校正分离粒度