水力旋流器短路流消除方法概述

水力旋流器短路流消除方法概述化工过程机械（研）10邹鑫学号：10116116水力旋流器短路流消除方法概述邹鑫（常州大学机械工程学院，江苏常州213016）摘要：本文首先介绍了旋流分离技术有关知识，然后引入水力旋流器短路流的概念，概括了国内外消除水力旋流器短路流的方法，但这些发明仅增加了短路流的阻力或结构复杂实施困难，都没有彻底解决问题，以致短路流成为现有水力旋流器内固有的流动特性。关键词：旋流分离，旋流器，短路流1前言旋流分离技术包括旋流分离器及其与之配套的技术与设备，如供料系统一动力源（泵与风机）、流程系统、检测和控制系统等。旋流分离技术的关键是旋流分离器，简称旋流器。根据使用介质的不同（气体或液体），旋流分离可分为十法与湿法两大类。前者为旋风分离，后者为旋液分离，相应的有旋风分离器和旋液分离器。干法旋流分离中的气体可以是空气，也可以是其他任何气体。湿法旋流分离中的液体可以是水，也可以是其他任何液体，如油、甲苯等。介质为水的旋液分离器也称为水力旋流器。由于旋风分离和旋液分离具有相同的工作原理，而且旋液分离应用范围更广，因此，我以介绍旋液分离为主。旋流分离技术总图水力旋流器短路流消除方法概述化工过程机械（研）10邹鑫学号：10116116水力旋流器是一种用途广泛的分离、分级、分选设备。它适用于以液体为连续相载体的固液分离、固固分级、液气分离和液液分离的单元操作过程，因而不仅广泛应用于矿物、化学及石油化工工程领域，而且在轻工、环保、食品、医药及纺织等工业部门也得到应用。2水力旋流器结构及优缺点水力旋流器由溢流管、进料口、锥段、底流管、柱段和顶盖组成。以液体为连续相载体的被处理料液由进料管进入柱段或锥段后，在离心力场的作用下，迅速完成其分离过程，从溢流管得到粒度细或密度小的溢流产物，从底流管得到粒度粗或密度大的底流产物。典型水力旋流器结构图它的主要优点为：物料在器内停留时间短，效率高，结构简单紧凑,占地少，投资水力旋流器短路流消除方法概述化工过程机械（研）10邹鑫学号：10116116少,没有转动部件，故容易制造、维护及修理，易于连续化操作及自动控制。但旋流器内部的流场非常复杂，不仅内部流体高速旋转，而且还存在着涡流、短路流。短路流分顶盖下短路流和侧壁短路流。虽然侧壁短路流也影响旋流器的分离性能,但侧壁边界层中存在着径向脉动，使被短路的物料有机会返回分离区，从而削弱了它的影响。而盖下边界层中的流体基本上不存在再返回的机会，因而其在对旋流器性能影响的因素中占有重要地位。底流推民环流进料口进口环At短席环流旋流器内部流场图底流推民环流进料口进口环At短席环流旋流器内部流场图当被处理料液进入水力旋流器后，其中一部分沿盖的内表面向中心运动到旋流器溢流管的外壁后，又沿溢流管的外壁向溢流管的进口运动，最后与内旋流汇合，经溢流管排出。这部分沿盖内表面经溢流管外壁流出的被处理料液就是短路流，通常占被处理料液的10%〜20%由于短路流直接进入了溢流产物，未经分离，因而降低了分离效率。3水力旋流器短路流消除方法为缓解短路流的不良影响，许多学者从多方面进行了努力和探索。

水力旋流器短路流消除方法概述化工过程机械（研）10邹鑫学号：10116116褚良银口等发明了锥齿型水力旋流器。本实用新型属于固体颗粒分级、固液分离装置。它由旋流器壁、进料管、溢流管和固定杆组成，其特征在于在液流管的外壁上设置数个凸出的环齿形，在固定杆上设置一个中心锥。该旋流器使分级效率得到较大提高，分级性能更加可靠，适用于选矿厂磨矿分级，以及选矿、环保、化工、石油、医药等行业的固液分离。王光风E］提出了一种外带环流旁路的溢流管。以有机玻璃制作了新型的环流旁路式旋流器，其环流旁路设计为：根据盖下流边界层模型，数值解，应在顶盖部开环隙以引出短路流，即环流，环流引出后，在顶盖上设一密封集聚室，一侧开一小孔引出旁路，返回全贮料桶。为限制盖下流沿溢流管外因诱导作用往下流向溢流，将溢流管壁设计为上宽下窄锥台形。环流旁路旋流器示意图如右图所示。周先桃"］提出了用螺旋溢流管消除水力旋流器短路流的解决方案。这是一种高效水力旋流器，由溢流管（1）、进料口（2）、锥段（3）、低流管（4）、柱段（5）、导流螺旋（6）和顶盖（7）组成：利用溢流管外壁上导流螺旋（6）的作用，彻底解决了现有水力旋流器存在的占被处理料10%〜20%的短路流问题，提高了分离效率，改善了水力旋流器内部的流场，降低了运行费用，结构简单，实用方便，经济可靠。水力旋流器短路流消除方法概述化工过程机械(研)10邹鑫学号：10116116徐继润日提出了具有厚壁溢流管的水力旋流器，有的学者田甚至采用在内部增加旋转叶轮的办法来缓解短路流问题。因篇幅所限，这里不再详细叙述，有兴趣的可以参考相应文献资料。但这些发明仅增加了短路流的阻力或结构复杂实施困难，都没有彻底解决问题，以致短路流成为现有水力旋流器内固有的流动特性。参考文献[1]褚良银，罗茜.锥齿型水力旋流器[P].中国专利：93221913.7，1994.⑵王光风.环流旁路旋流器的分级试验与理论研究[J].化工机械，1991，18(6)：319-325.希里亚耶夫AA.利用涡轮旋流器提高细磨铁矿石分级效率[J]