技術谘詢

水力旋流器液柱區內的內外旋流情況

[2017/12/15]

   通過在水力旋流器不同的 Z 和 r 處注入有色液體,研究了液柱內流體的運動情況,發現其與一般水力旋流器類似,可分為內旋流與外旋流兩種流動。如圖所示,從薄流層旋轉而下的流層及其鄰近區域的流層屬於外旋流(1),靠近邊壁的部分外旋流層經底流口排出,而稍內的部分外旋流則在底座檔板之上被轉化為旋轉向上的內旋流(2)。

充氣水力旋流器液柱區內液體的流動 圖

A—薄流層區,B—泡沫柱區,C—液柱區

  在液柱上部,內旋流重新向外旋流轉化(3)。液柱內的這一流動特征,對液柱下部的氣泡進入泡沫柱區很有利。隨著外旋流向內旋流轉化而進入水力旋流器中央部位後的氣泡,由於受到向心“浮力”作用隻能留在中央部位,而不會在液柱上部隨內旋流轉入外旋流,即這些氣泡最終隻能從液柱頂部的中央部位旋轉進入泡沫柱區。

  為比較液柱內氣泡與流體的運動,在Z=500rnm 、r=30mm處分別注入氣體和有色液體。結果發現,氣泡先是稍有下旋,然後就進入水力旋流器內旋流中心部位並隨即上升;而有色液體則始終保持在外旋流層中並下旋至底流口排出。

  通過氣泡運動軌跡觀察發現,在Z=500mm處注入的氣泡,有相當一部分來不及進入內旋流而直接隨外旋流經底流排走。這說明在靠近水力旋流器擋板附近的邊壁處充氣是不必要的,因此這段周邊應設計為固壁而不應為多孔壁。

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