固液分离旋流器壁面磨损的数值模拟

·664·化工进展CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS2015年第34卷第3期固液分离旋流器壁面磨损的数值模拟袁惠新，殷伟伟，黄津，付双成，董译文(常州大学机械工程学院，江苏常州1213016；常州大学石油工程学院，江苏常州213016)摘要：基于计算流体力学(CFD)方法，应用Fluent软件中雷诺应力模型和离散相模型，对重分散相颗粒分离旋流器壁面的磨损情况进行了模拟研究。结果表明，旋流分离器壁面的磨损以局部磨损为主；在入口环形区域，颗粒对壁面的主要磨损为冲击磨损；在圆筒体和圆锥体区域，颗粒对壁面的主要磨损为磨削磨损；磨损最严重的部位在旋流分离器的底流口。入1：2环形空间磨损最严重的位置在圆周方向上100。～110。；圆柱筒体壁面的磨损成螺旋向下的带状分布；越接近锥体末端，圆锥体壁面的磨损越严重，在底流口处达到磨损峰值。旋流分离器内部颗粒浓度高的部位磨损严重；同时入口速度增加，旋流分离器壁面各个部位的磨损率也会相应增大。这些结果为旋流分离器的设计及应用提供了一定的指导。关键词：计算流体力学；离散相模型；分离；旋流器；磨损中图分类号：TQ051．8文献标志码：A文章编号：1000—6613(2015)03—0664—07DoI：10．160858．issn．1000-6613．20l5．03．010Numericalsimulationofthewallattritioninsolid-liquidhydrOcycl0nesYUANHuixin，YINWeiwei，HUANGJin，FUShuangcheng，DONGYiwen(SchoolofMechanicalEngineering，ChangzhouUniversity，Changzhou213016，Jiangsu，China；SchoolofPetroleumEngineering，ChangzhouUniversity，Changzhou213016，Jiangsu，China)Abstract：BasedonCFDmethod，thewallattritionofhydrocyclonesfortheseparationofdispersedphaseparticleswassimulatedusingtheReynoldsstressmodelanddiscretephasemodelinFluentsoftware．Resultsshowedthatthemainattritiononthehydrocyclonewallwaslocalattrition．Intheannularregionoftheentrance，themainattritionwasshockattrition．Intheregionofthecylinderandcone，themainattritionwasgrindingattrition．Themostwornpartwasneartheunderflowport．Themostwornpartoftheannularspaceoftheentrancerangedfrom100。to110。incircumferentialdirection．Thedistributionoftheattritiononthesurfaceofthecylinderbodywallwasadownwardspiralbanding．Theattritionwasmoreseriousontheconewalltotheendofthecone．Andthepeakattritionappearedattheunderflowport．Inthesolid—liquidhydrocyclone，theattritiononthewallwasmoreseriouswheretheparticleconcentrationwashigher．Theattritionrateincreasedwithincreasingfeedvelocity~Theresultscanprovidecertainguidancetothedesignandapplicationofhydrocycloneseparator~Keywords：computationalfluiddynamic；discretephasemodel；separation；hydrocyclones；attrition旋流分离器由于结构简单、操作方等优点，在工业领域里得到了广泛的应用。如在球磨法生产加气铝粉的工艺中，旋流分离器既可以用于产品分级，又可以用于铝粉的收集。但是对于固液分离，旋流器壁面会有磨损现象，特别在底流口会出现冲蚀磨损，影响