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旋流器处理量与压降之间有什么关系

时间:2017-07-31来源:海王科技浏览次数:

水力旋流器用于分离多相液体混合物,旋流器尺寸越小,分离能力越高,但是其处理量也随之变小,增加了旋流器设备的投资。对于难分离的固液混合物,设计旋流器往往为了保证分离效率而采用小尺寸的旋流器,这是如何提高单台旋流器的处理量就是一个很实际的问题。

在处理洗煤水尾矿、冶金废水、选矿厂废水等过程中,往往不仅处理量大,而且需要分离的颗粒也非常小,属于处理量大、难分离的情况,这时候如果能研发出既有足够的分离能力、又能满足处理量要求的旋流器,就可以在这些领域应用高效、紧凑、低投资、无须维护的旋流器分离方式。
根据传统旋流器的型式,设计出分离能力高的小直径、小锥角的旋流器管子,在此基础上,通过结构形式的改进来提高旋流器的处理量,这样使新型旋流器能适应分离能力高、处理量大的情况,本文即是对这种新型固液旋流器的流动性质进行研究,揭示其处理量与压降之间的关系。

传统的固液分离用水力旋流器为单锥结构,一般在操作时流体通过旋流器的压降控制在0.3MPa以下,比较常见的是使旋流器在0.1MPa的压降附近操作,如果压降太大, 一般的工业用泵就很难提供其进口压力。

旋流器的尺寸决定了压降与流量之间的关系。如果旋流器尺寸降低, 压降将随处理量呈二次方的方式增加,因此小尺寸的旋流器必然严重限制旋流器的处理量。

限制小尺寸旋流器流量的关键问题就是在大流量时压降剧烈增加,为此,在传统单锥旋流器的圆柱段和锥段(称为小锥段)之间再增加一个锥段(称为大锥段)。由于增加了大锥段,因此旋流器的圆柱段直径和进口段直径都 可以成比例地增加,由于增加了进口流体的横截面积,降低了流动阻力,因此在相同流量下双锥旋流器的压降要明显低于单锥旋流器的压降,因此就留出了增加旋流器处理量的空间。由于双锥旋流器中的大锥段增加了旋流器的分离空间,因此双锥旋流器的分离能力多多少少要高于传统单锥旋流器的分离能力,这样,就实现了在不降低分离能力的同时增加处理量的需求。

水力旋流器压降的实验显示,流体从储水管经泵抽出进入主管路和旁路,主管路的流体经测量其流量和压力后进入旋流器,通过调节调节阀与旁通阀来控制进入旋流器的流量。流体经过旋流器后分别经底流口与溢流口流出并返回储水管。在底流出口和溢流出口的管路上分别安装阀门,用来调节分流比。通过分别测量进口与出口的压力就可以得到旋流器的压降。

旋流器底流口直接接大气的情况下,底流压降与旋流器进口流量只之间的关系。新型双锥旋流器的流量-压降之间的关系大概呈二次抛物线关系,与单锥旋流器的情况类似。

溢流和底流压降与旋流器分流比(表示底流流量占进口总流量的百分比)的关系,其中压降随分流比的变化有比较明显的上升。

进口流量为6.0m3/h、溢流管插入深度65mm、底流口直接接大气的情况下溢流管内径对压降的影响。其中压降随溢流管径的增加而降低,这是因为溢流管径的增加降低了流体通过旋流器的流动阻力,因此进口压力会随之下降。

进口流量为6.0m3/h、溢流管内径为24mm情况下压降与溢流管插入深度之间的关系。其中随着溢流管插入深度的增加,压降首先呈现微小的上升趋势,而后随溢流管插入深度的增加而下降。
相同压降条件下传统单锥旋流器与新型双锥固液旋流器流量的对比。新型双锥旋流器的流量普遍高于传统单锥旋流器的流量,在实验范围内,双锥旋流的流量比单锥旋流器的流量高出60〜70%。

研究表明:新型双锥旋流器比传统的单锥旋流器的处理量(进口流量)高 60〜70%,因此新型双锥固液旋流器可望在分离微小颗粒物的场合发挥等广泛的作用。由 于迄今为止尚未见将双锥旋流器用于固液分离的报道,因此本文的研究为这一新型旋流器的压降特性进行了初步的研究,结果表明:与传统旋流器类似,双锥旋流器的压降随 流量呈二次抛物线的方式增加;随着溢流口直径的增加,压降减少。另外,压降随分流 比的增加而增加;随溢流管插入深度的增加,压降首先略微上升,而后呈现下降的趋势, 这些结果在单锥旋流器的研究结果中都没有反映出来。

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