噴射式浮選機充氣攪拌裝置內流體阻力分析

摘 要：煤用噴射式浮選機充氣攪拌裝置內流體運動復雜，直接影響浮選機的設計及實際生產過程。研究其流動規律及損失可提高分選效果。采用流體動力學方法分析了其中的流場狀態及能量損失的組成，利用測試手段在6 m3浮選機內進行阻力測試，得知充氣攪拌裝置內能量包括循環泵加壓循環量所提供的能量，吸入氣體得到的能量，損失包括兩種流體混合時能量損失、經噴嘴時能量損失、氣體經吸氣管能量損失、氣液流經喉管內的能量損失等等，并得出充氣攪拌裝置阻力損失的表達式。分析及試驗表明，長喉管的充氣攪拌裝置的阻力損失比短喉管的阻力損失要大。

關鍵詞：噴射式浮選機；充氣攪拌裝置；流動阻力

中圖分類號：TD456文獻標識碼：A

[WT]文章編號：1672-1098(2011)02-0035-03



收稿日期：2011-03-25

作者簡介：朱金波（1963-），男，安徽長豐人，教授，博士，研究方向為礦物加工工程。

[JZ(〗[WT3BZ]Analysis of Flow Resistance in Aerator-agitator Mechanism 

of Jet Flotation Machine

ZHU Jin-bo， WU Da-wei， ZHOU Wei

（School of Materials Science and Engineering，Anhui University of Science and Technology，Huainan Anhui 232001，China）

Abstract: The fluid flows complex in aerator-agitator mechanism of jet type coal flotation machine， it directly affects the design of flotation machines and the actual production process. The investigation on the fluid field and the energy loss of the aerator-agitator mechanism can improve the separation efficiency. This article analyzes the flow field condition and the composition of energy loss by use of fluid dynamics and resistance in 6m3 experimental flotation machine is measured. It is obtained that the energy inside aerator-agitator mechanism includes circulation pump pressured provide energy and breathed air get energy. The energy losses include the loss when two fluid mixed， the loss through the nozzle， the loss the gas through suction tube， the loss when the flows through pipes， etc. The article obtained resistance losses expression of aerator-agitator mechanism. The analysis and test shows that the resistance losses in long pipes more than in short pipes.

Key words:jet type flotation machine; aerator-agitator mechanism; flow resistance

煤用噴射式浮選機具有處理量大、選擇性較好、浮選劑用量和電耗較低及結構簡單等優點，充氣攪拌裝置是其關鍵的部件。

噴射式浮選機的工作原理是，經泵加壓的循環煤漿由中心入料管、分配室進入呈輻射狀對稱布置的4個噴射室內(見圖1)，再由鑄有固定葉片的噴嘴按螺旋擴散狀高速噴出并產生負壓，在抽吸作用下，空氣經吸氣管進入并卷裹到射流中，含氣煤漿由短喉管旋轉噴出，直接撞擊假底后又向周邊反射，從而實現充氣攪拌。

1.槽體；2.吸氣管；3.噴射室；4.噴嘴；5.喉管；6.分配室；7.中心入料管

圖1 煤用FJC(A)噴射式浮選機示意圖

充氣攪拌裝置內流動為有限空間自由射流流動，其內部流場分為：流核區，該區域內射流核心速度保持不變；基本流動區，噴嘴射流邊界層迅速擴展至壁面，能量、質量交換加?。换亓鲄^，射流擴散到喉管壁面之前，吸卷了被引入的空氣，固壁邊界層會產生分離，在流動方向上產生回流；管流區，擴散至整個喉管內的流動。

煤用噴射式浮選機常用的充氣攪拌裝置有兩種，一種是浸沒式的短喉管裝置(見圖2a)；另一種為喉管出口帶傘形分散器的長喉管充氣攪拌裝置(見圖2b)。不同形式的充氣攪拌裝置內的阻力損失會有所不同。

1 裝置阻力損失

11 裝置內各部分能量分析

1-1、2-2、3-3、4-4，分別為充氣攪拌裝置入料管、吸氣管、喉管及噴嘴位置的斷面，3′-3′為傘形分散器出口斷面(見圖2)。充氣攪拌裝置工作時，其能量主要由循環泵加壓循環量所提供的能量E1，吸入氣體得到的能量E2，是由噴射器的抽吸作用產生的，兩種流體混合時能量損失F1，經噴嘴時能量損失F2，氣體經吸氣管能量損失F3，氣液流經喉管內的能量損失F4。長喉管充氣攪拌裝置還需考慮流體經傘形分散器的能量損失F5。12 由入料至噴嘴的阻力

礦漿經渣漿泵加壓后，從分配室到噴射室，由噴嘴4-4斷面(見圖2)，以一定的速度旋轉噴出，根據伯努利方程：2 裝置內損失計算

21 裝置內能量損失表達式

3結論

充氣攪拌裝置的阻力損失是多種能量及損失的組合，包括循環泵加壓循環量所提供的能量，吸入氣體得到的能量。損失含兩種流體混合時能量損失、經噴嘴時能量損失、氣體經吸氣管能量損失、氣液流經喉管內的能量損失等。

流體由給料管到喉管出口的阻力損失，可通過伯努利方程計算。

實驗表明，短喉管的阻力系數ζ=10689，長喉管的阻力系數ζ=30061。長喉管的阻力系數要比短喉管的阻力系數要大。

參考文獻：

［1］ 趙樹彥，江明東，顧少雄，等.中國第三代FJC系列煤用噴射式浮選機的應用實踐［J］.煤炭加工與綜合利用，2006(5)：22-24.

［2］ 黃建宇， 黃淮北， 許紅娜，等. FJC20 型煤用噴射式浮選機在臨渙選煤廠的應用［J］.煤炭加工與綜合利用，2008(6)：1-3.

［3］ 朱金波.工程流體力學［M］.徐州：中國礦業大學出版社，2008：63-70.

［4］ 龍新平，朱勁木.射流泵內部流動的數值模擬［J］.武漢大學學報：工學版，2002，35（6）：1-6.

［5］沈政昌.充氣式浮選機浮選動力學模型研究［J］.有色金屬：選礦部分，2006(1)：22-26.

(責任編輯：李 麗，范 君)