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過程機(jī)械（研）10鄒鑫學(xué)號(hào)：10116116水力旋流器短路流消除方法概述鄒鑫（常州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇常州213016）摘要：本文首先介紹了旋流分離技術(shù)有關(guān)知識(shí)，然后引入水力旋流器短路流的概念，概括了國(guó)內(nèi)外消除水力旋流器短路流的方法，但這些發(fā)明僅增加了短路流的阻力或結(jié)構(gòu)復(fù)雜實(shí)施困難，都沒有徹底解決問題，以致短路流成為現(xiàn)有水力旋流器內(nèi)固有的流動(dòng)特性。關(guān)鍵詞：旋流分離，旋流器，短路流1前言旋流分離技術(shù)包括旋流分離器及其與之配套的技術(shù)與設(shè)備，如供料系統(tǒng)一動(dòng)力源（泵與風(fēng)機(jī)）、流程系統(tǒng)、檢測(cè)和控制系統(tǒng)等。旋流分離技術(shù)的關(guān)鍵是旋流分離器，簡(jiǎn)稱旋流器。根據(jù)使用介質(zhì)的不同（氣體或液體），旋流分離可分為十法與濕法兩大類。前者為旋風(fēng)分離，后者為旋液分離，相應(yīng)的有旋風(fēng)分離器和旋液分離器。干法旋流分離中的氣體可以是空氣，也可以是其他任何氣體。濕法旋流分離中的液體可以是水，也可以是其他任何液體，如油、甲苯等。介質(zhì)為水的旋液分離器也稱為水力旋流器。由于旋風(fēng)分離和旋液分離具有相同的工作原理，而且旋液分離應(yīng)用范圍更廣，因此，我以介紹旋液分離為主。旋流分離技術(shù)總圖水力旋流器短路流消除方法概述化工過程機(jī)械（研）10鄒鑫學(xué)號(hào)：10116116水力旋流器是一種用途廣泛的分離、分級(jí)、分選設(shè)備。它適用于以液體為連續(xù)相載體的固液分離、固固分級(jí)、液氣分離和液液分離的單元操作過程，因而不僅廣泛應(yīng)用于礦物、化學(xué)及石油化工工程領(lǐng)域，而且在輕工、環(huán)保、食品、醫(yī)藥及紡織等工業(yè)部門也得到應(yīng)用。2水力旋流器結(jié)構(gòu)及優(yōu)缺點(diǎn)水力旋流器由溢流管、進(jìn)料口、錐段、底流管、柱段和頂蓋組成。以液體為連續(xù)相載體的被處理料液由進(jìn)料管進(jìn)入柱段或錐段后，在離心力場(chǎng)的作用下，迅速完成其分離過程，從溢流管得到粒度細(xì)或密度小的溢流產(chǎn)物，從底流管得到粒度粗或密度大的底流產(chǎn)物。典型水力旋流器結(jié)構(gòu)圖它的主要優(yōu)點(diǎn)為：物料在器內(nèi)停留時(shí)間短，效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,占地少，投資水力旋流器短路流消除方法概述化工過程機(jī)械（研）10鄒鑫學(xué)號(hào)：10116116少,沒有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，故容易制造、維護(hù)及修理，易于連續(xù)化操作及自動(dòng)控制。但旋流器內(nèi)部的流場(chǎng)非常復(fù)雜，不僅內(nèi)部流體高速旋轉(zhuǎn)，而且還存在著渦流、短路流。短路流分頂蓋下短路流和側(cè)壁短路流。雖然側(cè)壁短路流也影響旋流器的分離性能,但側(cè)壁邊界層中存在著徑向脈動(dòng)，使被短路的物料有機(jī)會(huì)返回分離區(qū)，從而削弱了它的影響。而蓋下邊界層中的流體基本上不存在再返回的機(jī)會(huì)，因而其在對(duì)旋流器性能影響的因素中占有重要地位。底流推民環(huán)流進(jìn)料口進(jìn)口環(huán)At短席環(huán)流旋流器內(nèi)部流場(chǎng)圖底流推民環(huán)流進(jìn)料口進(jìn)口環(huán)At短席環(huán)流旋流器內(nèi)部流場(chǎng)圖當(dāng)被處理料液進(jìn)入水力旋流器后，其中一部分沿蓋的內(nèi)表面向中心運(yùn)動(dòng)到旋流器溢流管的外壁后，又沿溢流管的外壁向溢流管的進(jìn)口運(yùn)動(dòng)，最后與內(nèi)旋流匯合，經(jīng)溢流管排出。這部分沿蓋內(nèi)表面經(jīng)溢流管外壁流出的被處理料液就是短路流，通常占被處理料液的10%?20%由于短路流直接進(jìn)入了溢流產(chǎn)物，未經(jīng)分離，因而降低了分離效率。3水力旋流器短路流消除方法為緩解短路流的不良影響，許多學(xué)者從多方面進(jìn)行了努力和探索。

水力旋流器短路流消除方法概述化工過程機(jī)械（研）10鄒鑫學(xué)號(hào)：10116116褚良銀口等發(fā)明了錐齒型水力旋流器。本實(shí)用新型屬于固體顆粒分級(jí)、固液分離裝置。它由旋流器壁、進(jìn)料管、溢流管和固定桿組成，其特征在于在液流管的外壁上設(shè)置數(shù)個(gè)凸出的環(huán)齒形，在固定桿上設(shè)置一個(gè)中心錐。該旋流器使分級(jí)效率得到較大提高，分級(jí)性能更加可靠，適用于選礦廠磨礦分級(jí)，以及選礦、環(huán)保、化工、石油、醫(yī)藥等行業(yè)的固液分離。王光風(fēng)E］提出了一種外帶環(huán)流旁路的溢流管。以有機(jī)玻璃制作了新型的環(huán)流旁路式旋流器，其環(huán)流旁路設(shè)計(jì)為：根據(jù)蓋下流邊界層模型，數(shù)值解，應(yīng)在頂蓋部開環(huán)隙以引出短路流，即環(huán)流，環(huán)流引出后，在頂蓋上設(shè)一密封集聚室，一側(cè)開一小孔引出旁路，返回全貯料桶。為限制蓋下流沿溢流管外因誘導(dǎo)作用往下流向溢流，將溢流管壁設(shè)計(jì)為上寬下窄錐臺(tái)形。環(huán)流旁路旋流器示意圖如右圖所示。周先桃"］提出了用螺旋溢流管消除水力旋流器短路流的解決方案。這是一種高效水力旋流器，由溢流管（1）、進(jìn)料口（2）、錐段（3）、低流管（4）、柱段（5）、導(dǎo)流螺旋（6）和頂蓋（7）組成：利用溢流管外壁上導(dǎo)流螺旋（6）的作用，徹底解決了現(xiàn)有水力旋流器存在的占被處理料10%?20%的短路流問題，提高了分離效率，改善了水力旋流器內(nèi)部的流場(chǎng)，降低了運(yùn)行費(fèi)用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用方便，經(jīng)濟(jì)可靠。水力旋流器短路流消除方法概述化工過程機(jī)械(研)10鄒鑫學(xué)號(hào)：10116116徐繼潤(rùn)日提出了具有厚壁溢流管的水力旋流器，有的學(xué)者田甚至采用在內(nèi)部增加旋轉(zhuǎn)葉輪的辦法來緩解短路流問題。因篇幅所限，這里不再詳細(xì)敘述，有興趣的可以參考相應(yīng)文獻(xiàn)資料。但這些發(fā)明僅增加了短路流的阻力或結(jié)構(gòu)復(fù)雜實(shí)施困難，都沒有徹底解決問題，以致短路流成為現(xiàn)有水力旋流器內(nèi)固有的流動(dòng)特性。參考文獻(xiàn)[1]褚良銀，羅茜.錐齒型水力旋流器[P].中國(guó)專利：93221913.7，1994.⑵王光風(fēng).環(huán)流旁路旋流器的分級(jí)試驗(yàn)與理論研究[J].化工機(jī)械，1991，18(6)：319-325.希里亞耶夫AA.利用渦輪旋流器提高細(xì)磨鐵礦石分級(jí)效率[J]