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旋流WILKERSON威爾克森過濾器分離機理研究 
旋流WILKERSON過濾器是一種多機理、多功能化的新型固液分離設(shè)備,它將旋流與過濾兩種機理結(jié)合成一個有機的整體,兼具水力旋流器的無運動部件、操作方便等優(yōu)點,同時又引入了過濾機理,使旋流器的分離性能得到了有效的改善,具有更為廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。

旋流WILKERSON威爾克森過濾器分離機理研究
根據(jù)軸流導葉式水力旋流器的基本結(jié)構(gòu),設(shè)計和制造了旋流WILKERSON過濾器樣機,并對其分離性能進行實驗研究,優(yōu)化了過濾筒長和過濾錐角兩個主要結(jié)構(gòu)參數(shù),確定小錐角和短筒段的基準結(jié)構(gòu)方案;同時分析了入口流量、底流率、進料濃度等操作參數(shù)和物性參數(shù)對分離效率、壓降和過濾流量的影響規(guī)律。實驗得出:懸浮液濃度的增大,過濾流量和分離效率都呈先升后降的駝峰狀變化,壓降逐漸增大,但趨勢變緩,漸趨穩(wěn)定;底流率的增加,分離效率升高,壓降降低,過濾流量減少;入口中位粒徑的增大,分離效率明顯上升;物料的粘度增加,分離效率下降,物料性質(zhì)對壓降的影響較小;過濾介質(zhì)孔徑增加,分離效率下升,壓降下降,分離效率的變化比壓降更明顯,筒體和錐體的規(guī)律相*;相對于過濾錐,過濾筒是降低旋流WILKERSON過濾器底流細顆粒含量的主要原因之一,且隨著過濾孔徑的增大,底流液中細顆粒的含量降低。在實驗研究的基礎(chǔ)上,提出了將筒體改成實體的改進結(jié)構(gòu),優(yōu)化得到了60mm筒體的結(jié)構(gòu)。將實驗研究的旋流WILKERSON過濾器與同尺寸的水力旋流器進行對比實驗,得出旋流WILKERSON過濾器比水力旋流器的分離效率和壓降都略低,且隨著絲網(wǎng)孔徑的增加而降低。針對旋流WILKERSON過濾器*的兩個澄清流的特點,提出用“效率壓降比”和“分離綜合指標”對旋流WILKERSON過濾器進行性能評價的方法,并分析得到小孔徑的結(jié)構(gòu)性能優(yōu)于同尺寸的水力旋流器。對比實驗結(jié)果表明,旋流WILKERSON過濾器能夠有效降低能耗,提高生產(chǎn)能力,并能在入口流量較高的條件下達到良好的分離效果。針對基準結(jié)構(gòu)的旋流WILKERSON過濾器進行建模、網(wǎng)格劃分并確定邊界條件,采用Reynolds應(yīng)力模型(RSM)對軸流式旋流WILKERSON過濾器內(nèi)部湍流場進行了數(shù)值模擬。分析得到柱段存在明顯的壓力和速度衰減迅速的現(xiàn)象,并分析旋流過濾壓力損失以及相關(guān)壓力損失形成原因,提出新的分離結(jié)構(gòu),并進行了分析對比。

旋流WILKERSON威爾克森過濾器分離機理研究
通過顆粒的受力分析,計算出旋流WILKERSON過濾器能夠分離的zui小直徑和過濾通量,回歸分析出分級效率和處理量的模型公式。研究工作將為旋流WILKERSON過濾器的進一步研發(fā)與應(yīng)用奠定基礎(chǔ),對于開發(fā)新型固液分離設(shè)備和完善分離理論都具有重要的理論和工程意義。