管式離心機固液兩相流場的數值模擬

時間：2015-07-08         來源：http://www.wanliqun.cn           點擊量：

      簡單介紹了管式離心機的主要技術 狀況、不足及FLUENT軟件；在簡化的基礎上。從單一相連續方程入手 建立了管式離心機內的固、液兩相流動數學模型，通過計算網 格劃分和邊界條件的確定，用FLUENT二維數值模擬了該機內的兩相流流場及隨時間變化的分離狀況．得出 了直觀的機內不同截面上的速度分布及分離顆粒的體積分布云圖。模擬結果符合該機的運行規律。為進一 步深入研究奠定了基礎。  

1 引言  
        管式離心機是一種高轉速、高分離因數的分離機。通常適用于固體含量低于1％、固體顆粒小于5 p,m 及固體與液體的密度差很小的懸浮液的澄清；也適用于輕液與重液的密度差小且分散性很高的乳濁液的分 離。因其轉速可高達10 00o一30 000 dmin，分離因數可高達10 00o一30 000，在各行業中應用非常廣泛 。比如：潤滑油的凈化、口服液的提純、血液制品業、生物制品業、飲料業、制藥行業、食用油業、煤焦 油的凈化等等。  
        管式分離機主要缺點是間歇操作。轉鼓容積小。要頻繁地停機清除沉渣．所以要通過加強分離理論研 究和離心分離過程研究來強化管式離心機分離性能．從而開發出大型的離心分離機。但是理論研究不能讓 人直觀的看到轉鼓內流體流動狀況．所以本文采用計算流體動力學(簡稱CFD)進行數值模擬，使研究結果 可視、直觀化。從而指導用戶進行管式離心機的優化設計。  
2 物理及數學模型的建立  
2．1 物理模型的提出  
        當管式離心機中的管狀轉鼓在主軸的帶動下高速旋轉時 固液兩相懸浮液由進液軸承座底部的噴嘴噴 射入轉鼓內。進入轉鼓的懸浮液。在轉鼓高速旋轉所產生的離心力場的作用下。懸浮液產生分層。固相沉 積在轉鼓內腔的外部。由于進口速度的作用。液相向上流動至離心機頂部。通過出液口流出，微量的固相 沉積在轉鼓的內壁上。為便于計算與討論，將其內流場分析簡化為二維軸對稱模型。  
2．2 離心機兩相流場數學模型的建立  
        對于多相流的分析．可以將每一相作為目標進行處理。不考慮相間作用。允許多相以不同的速度運動 和相互貫穿。假設混合物中有n相，其中分散相為顆粒，其物理量用下標P表示，連續相為液體，其物理量 用下標c表示?；谶B續相和分散相的混合體，可以得出多相流的連續方程和動量方程。

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