水力旋流器内空气柱直径的研究

SeriesN0、336June2004金属矿山METALMINE总第336期2004年第6期水力旋流器内空气柱直径的研究苗青袁惠新王跃进(江南大学)摘要探讨了不同排料方式下的水力旋流器的溢流口直径和压力降对空气柱直径的影响，分析了水封式水力旋流器底流背压、溢流背压及系统压力对空气柱直径的影响规律。可作为水力旋流器内空气柱的操作控制及改善水力旋流器工作性能的依据。关键词水力旋流器空气柱直径溢流口直径压力降背压StudyonDiameterofAirCoreinHydrocycionesMiaoQingYuanHuixinWangYuejin(SouthernYangtzeUniversity)AbstractTheeffectofthevortexfinderdiameterandprexsuredropofhydrocycloneonthediameteroftheaircoreundervariousdischargingmodesarestudied．Theaffectinglawoftheunderflowbackpressure，overflowbackpressureandsystempressureofwater—sealedhydrocyclonesonthediameterofaircoreisanalysed，whichcanbeabasisforthecon—troloftheaircoreandtheimprovementoftheseparationperformanceofhydrocyclones．KeywordsHydrocyclone，Aircorediameter，Diameterofvortexfinder，Pressuredrop，Backpressure随着水力旋流器结构及形式的日趋多样化，其应用领域正在日益扩大，对水力旋流器工作性能的要求也在不断提高。水力旋流器内空气柱直径的大小反映了水力旋流器负压区的范围及有效分离区的大小，将直接影响水力旋流器的分流比和分离性能，研究空气柱直径的重要性是不言而喻的。为此探讨了传统型水力旋流器和水封式水力旋流器内空气柱形成的不同机理以及对空气柱直径的影响因素和影响规律。1试验装置及试验方法试验装置如图1所示。在储罐中的物料由泵抽出后分两路，一路为旁路，用以调节进口流量；另一路经中间管道、流量计进入旋流器。整个旋流器设计成组合式结构，以便能够改变旋流器的有关结构参数，满足试验研究的要求。进料的两支路上一边装压力表以测定进料压力，一边装阀门使旋流器可进行单双人口操作。物料进入旋流器后，经底流口和溢流口流出，再经压力表和调节阀回到储罐内。旋流器溢流腔顶部为平面，刻有参考坐标。数码相机安装在溢流腔顶部，摄得的图象通过计算机，使用图象加工软件进行处理。图1试验装置不意2试验结果及讨论2．1传统型(大气排放式)水力旋流器的空气柱直径2．1．1传统型旋流器空气柱直径与压力降的关系大气排放式水力旋流器内空气柱的形成主要是由于旋流中心产生负压，在内外压差的作用下，大气从水力旋流器排料口处被吸入而形成空气柱。当采用直径D=68n'llTl，底流口直径D=12n'llTl，溢流口直径D为l2、l6、20l'nl'n的水力旋流器时，其空气柱直径d。随压力降Ap的变化关系如图2所示。苗青，江苏大学机械工程学院分离工程研究所，讲师，硕士，214063江苏省无锡市梁溪路100号。·33·维普资讯http://www.cqvip.com总第336期金属矿山2004年第6期图2显示，空气柱直径随压力降的增加而增加，在压力降较小时，空气柱直径增加很快，随后增加渐缓，当压力继续增加时，空气柱直径趋向一定值。图2传统型旋流器空气柱直径与压力降的关系◆一D。=12mm；●D。=16nml；▲一D。=20n1m2．1．2传统型旋流器空气柱直径与溢流口直径的关系对于传统型大气排放式水力旋流器，Fontein等人_1j发现空气柱直径大小与溢流口直径有关，而与底流口直径无关。Driessen早年曾在假定溢流口半径处产生最大切向速度并忽略轴向流动的条件下，从流体运动方程导出在所有情况下，空气柱半径r由溢流口半径r决定，即ira：=ro=0．60ro~’徐继润l2j的实验证明溢流口直径对空气柱的影响最大，并与空气柱直径呈线性关系。笔者对68nlin直径的传统型水力旋流器进行了实验测定，结果如图3所示。可见，当压力降达到一定值(约0．13MPa)后，空气柱直径与溢流口直径亦呈近似线性关系，且随溢流口直径的增大而增大。o／mm图3传统型旋流器空气柱直径与溢流口直径的关系2．2水封式水力旋流器的空气柱直径2．2．1水封式旋流器空气柱直径与压力降的关系若使大气排放式水力旋流器两端出口浸入水中(水封)，则水力旋流