碳化硅微粒的水力溢流分級過程的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)對碳化硅顆粒的要求朝著小粒徑、窄粒級的方向發(fā)展,工業(yè)上對分級機的要求也越來越高。水力溢流分級機是目前碳化硅顆粒分級普遍采用的濕法分級設(shè)備,對其進行研究,弄清它的工作原理和設(shè)備參數(shù)及操作參數(shù)對分級機分級效果的影響規(guī)律,對優(yōu)化分級機的結(jié)構(gòu),提高分級效率具有重要的意義。
　　 本文采用數(shù)值模擬的方法,利用Fluent軟件對碳化硅顆粒在連續(xù)進料型、半連續(xù)進料型和帶內(nèi)溢流的這三種水力溢流分級機內(nèi)的分級過程進行了模擬,得到了分級

2、機內(nèi)的流場信息以及設(shè)備參數(shù)和操作參數(shù)對分級性能的影響規(guī)律,為分級機的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了一定的理論依據(jù)。
　　 1.采用κ-ω模型模擬連續(xù)進料型水力溢流分級機內(nèi)液相流場,用VOF模型模擬溢流面,用拉格朗日隨機軌道模型預(yù)測顆粒的分級情況。應(yīng)用建立的模型模擬了碳化硅顆粒(粒徑范圍在0.5-100μm)在筒徑為1.8m的連續(xù)進料型水力溢流分級機內(nèi)的分級過程,并計算考察了連續(xù)進料型水力溢流分級機的筒徑、圓柱部分高度、圓錐部分高度和進口水流速度

3、對分級過程的影響規(guī)律,獲得結(jié)論如下:
　　 (1)計算得到了分級機內(nèi)液相流場的分布規(guī)律以及顆粒在分級機內(nèi)的運動規(guī)律,發(fā)現(xiàn)流體在分級機內(nèi)存在嚴(yán)重的回流現(xiàn)象,顆粒在分級機內(nèi)的運動過程包括上升流和溢流兩個階段,顆粒的分級主要發(fā)生在溢流段。
　　 (2)結(jié)果證明增大筒徑和降低進口流速有利于顆粒的沉降,分割粒徑減小;分割粒徑隨圓柱部分高度和圓錐部分高度變化很小,可以忽略。
　　 (3)利用Stokes理論和模擬結(jié)果,推導(dǎo)了

4、連續(xù)進料型水力溢流分級機的分割粒徑的計算公式,并對公式進行因次分析,得到了計算切割粒徑的無因次方程:[dp50/d]2=14.22×Frin/Rein·ρl/ρs-ρl·[d/D]2
　　 同時利用Plitt效率曲線模型和模擬結(jié)果,計算了不同條件下參數(shù)m的值。發(fā)現(xiàn)m值隨著圓柱部分直徑、圓柱部分高度、圓錐部分高度和進口速度值的增大先增加后減小,這說明以上四個變量都存在最優(yōu)值使分級精度最高。
　　 2.采用κ-ω和Mixtu

5、re模型模擬了碳化硅顆粒(粒徑范圍為2.47-17.75μm)在筒徑均為1.8m的半連續(xù)進料型水力溢流分級機和帶內(nèi)溢流水力溢流分級機內(nèi)的分級過程,計算了這兩種分級機不同分級時間下沉降顆粒和溢流顆粒的粒徑分布情況,另外還考察了水流量、筒徑和錐角對半連續(xù)進料型水力溢流分級機的分級性能的影響規(guī)律,得到結(jié)論如下:
　　 (1)計算得到了不同粒徑顆粒在這兩種分級機內(nèi)的體積分率時空分布規(guī)律,發(fā)現(xiàn)顆粒在內(nèi)溢流型水力分級機溢流段的徑向分布較外溢