三錐角水介旋流器錐體結(jié)構(gòu)優(yōu)化及數(shù)值模擬

馬佳偉，崔廣文

(山東科技大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，山東 青島 266590)

粗煤泥高效回收利用是近幾年選煤行業(yè)的發(fā)展方向之一[1，2]。目前的粗煤泥分選設(shè)備有干擾床(TBS)、螺旋溜槽、水介質(zhì)分選旋流器、煤泥重介質(zhì)旋流器等。三錐角水介旋流器繼承了水介質(zhì)旋流器工藝簡單、無運動部件、流程簡單、布置緊湊等優(yōu)點，同時具有較高的分選精度與較低的分選下限，且對于煤質(zhì)的適應(yīng)性較強。可作為粗煤泥分選設(shè)備和原煤主選設(shè)備，也可以用于煤泥濃縮脫水，應(yīng)用前景廣闊[3-6]。

三錐角水介旋流器錐體是旋流分離的主要區(qū)域，錐體結(jié)構(gòu)的改變對分選效果影響較大[7，8]。可根據(jù)煤泥性質(zhì)改變相對應(yīng)錐體參數(shù)，提升其煤質(zhì)適應(yīng)性。魏可峰等人通過數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，隨著一段錐角逐漸增大，分離粒度逐漸增加，各粒級分離效率逐漸降低[9]；崔瑞等通過數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合錐角的水力旋流器具有更高的最大切向速度，可以降低分離粒度，提高分離效率[10]。

本文利用正交實驗方案確定較優(yōu)的錐體參數(shù)，并通過CFD數(shù)值模分析錐體內(nèi)部流場壓力和速度變化規(guī)律以及顆粒運動軌跡，從流場層面解釋錐體結(jié)構(gòu)參數(shù)對分選效果的影響和三段錐體的分選特點，為優(yōu)化三錐角旋流器結(jié)構(gòu)，提升分選效果提供參考。

1 實驗部分

1.1 實驗裝置

以筒體直徑100mm的三錐角水介旋流器為研究對象，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，其溢流管直徑與旋流器筒體直徑之比偏大，溢流管下端與底流口距離較近；……