高速离心机内固液两相流粒子分布特性研究

【摘要】：离心机是一种可实现固液两相或互不相溶的液液两相混合物中不同组分分离的机械,其工作原理为固液两相或液液两相由于密度不同,发生离心运动的程度不同,从而实现不同组分的分离。随着工业的发展,其广泛应用于石油化工、食品制药等工业生产部门。高速离心机内固液两相流粒子分布特性研究,对于离心机的机构设计,合理进行工作状况的参数设计,离心机几何尺寸进行优化设计等,具有重要的意义。论文利用三维软件建立小尺寸实验样机,原始尺寸无螺旋离心机和原始尺寸有螺旋离心机三种模型,提取三维流场计算域模型,然后进行模型的网格划分和网格无关性也验证,确定了合适的网格划分方式及网格参数,最后将生成的网格文件进行数值模拟,调用欧拉-欧拉模型中的VOF模型,对低速小尺寸实验样机模型和高速原始尺寸无螺旋离心机模型内的固液两相流进行了数值模拟,并将仿真结果与实验结果进行比较和分析,找出了转速和粒子浓度对离心机内固液两相流粒子分布特性的影响规律,给出了高速离心机内粒子分布的特点及其主要影响因素。研究表明:(1)转速不同,固液两相粒子分布不同:转速越大,离心作用越强,固液两相的分布更为分散,所以分离效果越好,达到稳定状态所需要的时间越短;(2)粒子初始高度不同,固液两相粒子分布不同:粒子初始高度越大,固液两相的分界面位置越靠上,达到稳定状态所需要的时间越长;(3)粒子浓度不同,固液两相粒子分布不同:粒子堆积厚度与粒子浓度具有线性关系,随着粒子浓度的增大,粒子堆积厚度也随之变大。