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旋流器组

 

 

水利旋流器分离的对象是两相流体。两相流体是由固相和液相(通常为水)、固相和气相(通常为空气)和密度不同而又互不相溶的两种液体组成。分离固—液两相流体的旋流器叫水力旋流器,分离固—气两相流体的旋流器叫风力旋流器,分离液—液两相流体的旋流器叫液—液旋流分离器或液—液旋流分离管,它们的工作原理和分离过程相同,结构形式也大同小异。

工作原理

旋流器作为一种常见的分离分级设备,其工作原理是离心沉降。当待分离的两相(或三相)混合液以一定压力从旋流器周边切向进入旋流器内后,产生强烈的三维椭圆型强旋转剪切湍流运动。由于粗颗粒(或重相)与细颗粒(或轻相)之间存在着粒度差(或密度差),其受到的离心力、向心浮力、流体曳力等大小不同,受离心沉降作用,大部分粗颗粒(或重相)经旋流器底流口排出,而大部分细颗粒(或轻相)由溢流管排出,从而达到分离分级的目的。

旋流器是一种利用流体压力产生旋转运动的装置。当料浆以一定的速度进入旋流器,遇到旋流器器壁后被迫作回转运动。由于所受的离心力不同,料浆中的固体粗颗粒所受的离心力大,能够克服水力阻力向器壁运动,并在自身重力的共同作用下,沿器壁螺旋向下运动,细而小的颗粒及大部分水则因所受的离心力小,未及靠近器壁即随料浆做回转运动。在后续给料的推动下,料浆继续向下和回转运动,于是粗颗粒继续向周边浓集,而细小颗粒则停留在中心区域,颗粒粒径由中心向器壁越来越大,形成分层排列。

随着料浆从旋流器的柱体部分流向锥体部分,流动断面越来越小,在外层料浆收缩压迫之下,含有大量细小颗粒的内层料浆不得不改表方向,转而向上运动,形成内旋流,自溢流管排出,成为溢流,而粗大颗粒则继续沿器壁螺旋向下运动,形成外旋流,***终由底流口排出,成为沉砂。

悬浮液以较高的速度由进料管沿切线方向进入水力旋流器,由于受到外筒壁的限制,迫使液体做自上而下的旋转运动,通常将这种运动称为外旋流或下降旋流运动。外旋流中的固体颗粒受到离心力作用,如果密度大于四周液体的密度(这是大多数情况),它所受的离心力就越大,一旦这个力大于因运动所产生的液体阻力,固体颗粒就会克服这一阻力而向器壁方向移动,与悬浮液分离,到达器壁附近的颗粒受到连续的液体推动,沿器壁向下运动,到达底流口附近聚集成为大大稠化的悬浮液,从底流口排出。分离净化后的液体(当然其中还有一些细小的颗粒)旋转向下继续运动,进入圆锥段后,因旋液分离器的内径逐渐缩小,液体旋转速度加快。由于液体产生涡流运动时沿径向方向的压力分布不均,越接近轴线处越小而至轴线时趋近于零,成为低压区甚至为真空区,导致液体趋向于轴线方向移动。同时,由于旋液分离器底流口大大缩小,液体无法迅速从底流口排出,而旋流腔顶盖中央的溢流口,由于处于低压区而使一部分液体向其移动,因而形成向上的旋转运动,并从溢流口排出。



 
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