影响水力旋流器分离性能各参数概述_龚达盛

第30卷第1期2008年2月甘肃冶金GANSUMETALLURGYVol.30No.1Feb.,2008文章编号:1672-4461(2008)01-0054-04影响水力旋流器分离性能各参数概述龚达盛(江西理工大学,江西赣州341000)摘要:水力旋流器结构简单,广泛地应用于各生产领域,影响水力旋流器性能的因素很多,本文对水力旋流器结构参数、操作参数、物性参数对其性能影响作了全面的阐述。为水力旋流器的设计、制造、使用提供参考。关键词:水力旋流器;结构参数;操作参数;物性参数中图分类号:TD454文献标识码:BTheSummaryofParameterstoEffectofHydrocyclonePerformancesGONGDa-sheng(JiangxiUniversityOfScienceAndTechnology,Ganzhou341000,China)Abstract:Hydrocyclonehassimplestructure,andhasbeenappliedinmanyfields.Manyfactorshaveeffectonseparatoryperformanceofhydrocyclone.Variationsofparametersaffectingperformanceofhydrocyclonewereexplainedinthispaper.Thepaperprovideguidanceforengineeringdesign、manufactureanduseofhydrocyclone.KeyWords:hydrocyclone;structureparameter;operationparameter;substanceparamete1旋流器结构和分离原理[1]旋流器是利用离心沉障原理从悬浮液中将两相(或多相)介质进行分离、分级或分选的一种设备。由于液体常为水介质,故又叫水力旋流器(或水力旋流分离器)。设备主体是由圆筒和圆锥两部分组成,悬浮液经入口管沿切向进入圆筒,向下作螺旋形运动,固相颗粒在离心力的作用下具有向旋流器壁沉降的趋向。粗颗粒由于受到较大的离心力作用,向旋流器壁面运动并随外旋流从旋流器底部排出形成底流;细颗粒则由于所受的离心力较小,来不及沉降就随内旋流从溢流管排出形成溢流。通过底流和溢流从而进行不同介质的分离。水力旋流器没有运动部件,典型的水力旋流器结构及其内部的主体流动过程见图1和图2所示。水力旋流器的主要部件为进口、溢流管、柱段(旋流腔)、锥段及底流管。来料由进口切向进入旋流器内作螺旋运动(一般来说,入口速度都大于5m/s),液体在腔内急剧旋转,产生强烈的涡流,并分为溢流和底流两部分分别由溢流管和底流管排出。在水力旋流器内部,同时存在着向下运动的外螺旋和向上运动的内螺旋流动。图1旋流器结构图图2旋流器涡旋流动示意图DOI:10.16042/j.cnki.cn62-1053/tf.2008.01.0032评定旋流器分离性能的几个指标评定水力旋流器的主要分级性能指标有:2.1处理能力评价水力旋流器处理能力(生产能力)的标准为体积流量和质量流量。体积流量是最常用的评价依据,是指水力旋流器单位时间内水力旋流器处理的体积量。质量流量是指水力旋流器单位时间内处理的质量,一般使用较少[2]。Q=3KDKαdedoPeKD=0.8+1.21+0.1DKα=0.79+0.0440.0379+tg(a/2)式中:Q-处理能力,m3/h;KD-旋流器直径系数。Kα-旋流器锥角系数。D-旋流器直径,cm;α-旋流器锥角,(°);de-进料管直径,cm;d0-溢流管直径,cm;Pe-进口压力,MPa。2.2分股比(或称分流比)水力旋流器分股比定义为底流与溢流的体积流量之比,即:S=Qu/Q0×100%式中:S为分流比,Qu和Qo分别为底流和溢流体积流量。2.3分级效率[3]分级效率是旋流器的最关键性能。对于一定的旋流器,当粒径大于某一临界粒度d0时,这些粒径的颗粒将被100%地分离掉。当粒径d﹤d0时,对某一粒径的颗粒只能被部分分离掉。假设进料口处、底流口处与溢流口处分散相颗粒分布粒度分布的概率密度函数分别为f(d)、fu(d)、f0(d),则分级效率可以表示为:G(d)=f(d)-f0(d)fu(d)-f0(d)分级效率从质与量两方面反映出设备性能的好坏、操作参数的优劣等,是改进设备结构、优化操作参数的主要技术依据。2.4分级粒度[4]级效率具有概率特性,因此级效率曲线亦称为概率分布曲线,该曲线表示一定粒级的颗粒被分离进入底流的概率。级效率曲线上50%效率所对应的粒径被称为分离粒度d50,修正级效率曲线上相应的粒径被称为修正分离粒度d50c。2.5分级精度[4]用来衡量溢流及底流产品中粗细粒的