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水力旋流器空氣核的形狀比較

[2018/3/20]

   水力旋流器在不同錐角不同進口流量下,空氣核達到穩態後的形狀存在很大的差異。圖1是10度錐角旋流器在不同進口流量下空氣核達到穩態後的特征。

水力旋流器在不同錐角不同進口流量下,空氣核達到穩態後的形狀存在很大的差異。圖1是10度錐角旋流器在不同進口流量下空氣核達到穩態後的特征。    從圖可以看出,流量越大,穩態時空氣核扭曲越嚴重,流量小時彎曲嚴重;其次,不同進口流量下空氣核直徑不同,進口流量越大空氣核直徑越大,但其直徑沿高度的變化小;再其次,空氣核沿水力旋流器幾何中心偏擺,進口流量小時上部偏擺大,進口流量大時,底流口附近偏擺大。通過分析發現,若要減小空氣核對流場和分離的影響,則每一種結構的水力旋流器都有一對應的最佳操作參數(進口流量),在此條件下空氣核既不會產生過大的尺寸,也不會出現過分嚴重的“偏擺”現象。   從圖1還可以看出,當形成穩定的空氣核後,流量為 2、3m³/h時其形狀類似於正弦曲線;流量為 4m³/h 時,在錐體部分產生了“類繩扁平狀”的空氣核。因此,過去研究認為空氣核的形狀是“柱狀、麻花狀、正弦狀”等形狀都是不全麵的。從這裏可以看出,空氣核的形狀是隨著流量的不同而發生變化的。   對於 20 度錐角水力旋流器穩態時空氣核的形狀特征而言,當流量較大時,空氣核在錐體中部1/3範圍內出現扭曲現象比較明顯,且底部彎曲嚴重,但在整個長度範圍內的直徑尺寸變化較小;當流量較小時,空氣核扭曲雖然不明顯,但在柱錐交界處出現了明顯的彎曲現象,且在整個長度範圍內的直徑尺寸變化較大。   對於 3O 度錐角水力旋流器穩態時空氣核的形狀特征而言,隨著流量的增加,彎曲和扭曲現象越明顯,但與 10 和 20 度錐角的旋流器相比,又要輕微得多;其次,無論流量是大還是小,空氣核在整個長度範圍內的直徑變化都不明顯。   綜上所述,隨著進口流量的增大,水力旋流器內流體旋轉離心力場也隨之增大,由於進口結構不對稱的影響,致使在流體旋轉離心力場增強的同時還伴隨著湍動的加劇,從而出現“類繩扁平狀”形態的空氣核。此外,由於在水力旋流器上、下部分存在徑向湍動差異,使得空氣核出現偏擺和彎曲現象。此現象是流場隨機波動的反應,但反過來它義影響著流場,這使得顆粒沿徑向方向的規律分布受到一定程度的破壞,從而導致分離效率的卜降。   不同結構不同流量下所產生的空氣核對流場和分離的影響是不同的。為了減小空氣核尺寸和偏擺帶來的影響,不同結構的水力旋流器應有一最佳操作參數,其優化需要進一步研究。

  從圖可以看出,流量越大,穩態時空氣核扭曲越嚴重,流量小時彎曲嚴重;其次,不同進口流量下空氣核直徑不同,進口流量越大空氣核直徑越大,但其直徑沿高度的變化小;再其次,空氣核沿水力旋流器幾何中心偏擺,進口流量小時上部偏擺大,進口流量大時,底流口附近偏擺大。通過分析發現,若要減小空氣核對流場和分離的影響,則每一種結構的水力旋流器都有一對應的最佳操作參數(進口流量),在此條件下空氣核既不會產生過大的尺寸,也不會出現過分嚴重的“偏擺”現象。

  從圖1還可以看出,當形成穩定的空氣核後,流量為 2、3m³/h時其形狀類似於正弦曲線;流量為 4m³/h 時,在錐體部分產生了“類繩扁平狀”的空氣核。因此,過去研究認為空氣核的形狀是“柱狀、麻花狀、正弦狀”等形狀都是不全麵的。從這裏可以看出,空氣核的形狀是隨著流量的不同而發生變化的。

  對於 20 度錐角水力旋流器穩態時空氣核的形狀特征而言,當流量較大時,空氣核在錐體中部1/3範圍內出現扭曲現象比較明顯,且底部彎曲嚴重,但在整個長度範圍內的直徑尺寸變化較小;當流量較小時,空氣核扭曲雖然不明顯,但在柱錐交界處出現了明顯的彎曲現象,且在整個長度範圍內的直徑尺寸變化較大。

  對於 3O 度錐角水力旋流器穩態時空氣核的形狀特征而言,隨著流量的增加,彎曲和扭曲現象越明顯,但與 10 和 20 度錐角的旋流器相比,又要輕微得多;其次,無論流量是大還是小,空氣核在整個長度範圍內的直徑變化都不明顯。

  綜上所述,隨著進口流量的增大,水力旋流器內流體旋轉離心力場也隨之增大,由於進口結構不對稱的影響,致使在流體旋轉離心力場增強的同時還伴隨著湍動的加劇,從而出現“類繩扁平狀”形態的空氣核。此外,由於在水力旋流器上、下部分存在徑向湍動差異,使得空氣核出現偏擺和彎曲現象。此現象是流場隨機波動的反應,但反過來它義影響著流場,這使得顆粒沿徑向方向的規律分布受到一定程度的破壞,從而導致分離效率的卜降。

  不同結構不同流量下所產生的空氣核對流場和分離的影響是不同的。為了減小空氣核尺寸和偏擺帶來的影響,不同結構的水力旋流器應有一最佳操作參數,其優化需要進一步研究。

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