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1 旋流分离器固液两相流速度场1

引言1

1.1 单相流速度场1

1.1.1 液流结构模型1

1.1.2 液流速度场2

1.2 颗粒运动行为5

1.2.1 颗粒运动时均速度场5

1.2.2 颗粒粒度分布12

1.2.3 颗粒浓度分布13

1.2.4 旋流器结构与操作参数对颗粒运动行为的影响14

1.2.5 颗粒物性参数对其运动行为的影响21

1.2.6 颗粒运动湍动特性22

参考文献24

2 旋流分离器湍流压力场结构26

引言26

2.1 湍流压力场时均结构26

2.1.1 径向压力分布26

2.1.2 轴向压力分布29

2.1.3 时均压力场三维结构30

2.1.4 进口沿程压力分布31

2.2.1 湍流压力脉动强度和湍流压力相对脉动强度33

2.2 湍流压力场脉动结构33

2.2.2 脉动压力概率密度分布特性38

参考文献43

3 旋流分离器湍流场数值模拟44

引言44

3.1 旋流分离器湍流数学模型44

3.1.1 基本方程44

3.1.2 湍流代数应力模型(ASM)的封闭方程组46

3.2 数值计算方法48

3.2.1 流场网格划分和交错网格系统49

3.2.2 微分议程的离散化50

3.2.3 速度和压力校正53

3.2.4 代数方程组的求解55

3.2.5 边界处理56

3.2.6 欠松弛算法与收敛性判别58

3.2.7 计算步骤58

3.3 旋流器湍流场数值模拟算例59

3.3.1 湍流压力场模拟结果与实验验证59

3.3.2 湍动能与湍动能耗散率模拟结果59

参考文献62

4.1 旋流分离器内分离过程的描述63

4.1.1 实际分离过程的描述63

4 旋流分离器分离过程数学模拟63

引言63

4.1.2 分离过程的数学模型64

4.2 基于人工神经网络的黑箱模拟68

4.2.1 人工神经网络建模与训练68

4.2.2 神经网络黑箱模型的精度检验与应用实例70

4.3 基于随机过程理论的Monte Carlo模拟74

4.3.1 旋流器分离过程随机模型的建立与检验75

4.3.2 旋流器分离过程的Monte Carlo模拟81

参考文献83

5.1 旋流分离器流场边界结构84

5 旋流分离器流场边界结构与分离性能84

引言84

5.1.1 进料管结构(结构组代码A)86

5.1.2 溢流管结构(结构组代码B)86

5.1.3 锥段器壁结构(结构组代码C)86

5.1.4 底流管结构(结构组代码D)88

5.1.5 强制涡区中心插入部件结构(结构组代代码E)88

5.1.6 柱段结构(结构组代码F)90

5.2 流场边界结构与分离修正总效率91

5.3 流场边界结构与分级效率曲线及分离精度93

5.4 流场边界结构与分离粒度95

5.5 流场边界结构与分流比97

5.6 流场边界结构与溢流浓度99

5.7 流场边界结构与底流浓度100

参考文献102

6 旋流分离器能量耗损理论体系104

引言104

6.1 旋流器内压力损失105

6.2 旋流器内局部损失107

6.3 旋流器内黏滞损失109

6.3.1 黏性摩擦损失109

6.3.2 黏滞耗散110

6.4 旋流器内湍动能耗111

6.5 旋流器空气柱内和出口能量损失114

6.6 旋流器能耗理论体系116

参考文献117

7 旋流分离器湍流结构控制与能耗降减118

引言118

7.1 旋流器流场边界结构与能量耗损118

7.1.1 旋流分离器单元操作能量损失系数定义118

7.1.2 旋流分离顺能耗系数与特征准数的关系120

7.1.3 流场边界结构与能量耗损122

7.2 湍流时均结构控制125

7.3 湍流脉动结构控制126

7.3.1 湍流压力脉动强度和湍流压力相对脉动强度126

7.3.2 脉动压力概率密度分布特性128

7.4 湍流结构与能量耗损的关系130

参考文献132

8 旋流分离器能耗降减原理与优化节能原则133

引言133

8.1 旋流分离器能耗降减原理与方法133

8.1.1 能耗降减原理133

8.1.2 能耗降减方法134

8.2 旋流分离器节能与强化分离性能的匹配优化135

8.2.1 旋流分离器能量耗损与分离性能的关系135

8.2.2 运行费用准数136

8.3 优化节能原则138

8.3.1 旋流器结构优化组合基础数据库138

8.3.2 优化节能原则的制定139

参考文献142

9 液液分离旋流器的分离行为144

引言144

9.1 旋流器中分散相液滴受力分析144

9.1.1 Magnus(马格纳斯)力144

9.1.2 由于径向方向上速度波动的梯度而产生的力146

9.1.3 液滴在径向方向的沉降运动147

9.2.1 旋流器中的剪切应力148

9.2 旋流器中液滴破碎机理148

9.2.2 液滴破碎的原因149

9.2.3 旋流器中的湍流分析149

9.2.4 液滴破碎的判据151

9.3 液液分离旋流器的水力学特性152

9.3.1 压力降152

9.3.2 压降比154

9.4 除油旋流器内液滴粒径分布155

9.4.1 旋流器中液滴粒径测试装置155

9.4.3 不同分流比下旋流器内液滴粒径分布157

9.4.2 不同进口流量下旋流器内液滴粒径分布157

9.5 旋流器内液滴粒径分布与分离性能的关系158

9.5.1 进口液滴粒径与分离效率间的关系158

9.5.2 进口液滴粒径与旋流器各段分离效率的关系159

9.6 操作参数对除油旋流器性能的影响160

9.6.1 分离效率与进口流量之间的关系160

9.6.2 分流比与分离效率之间的关系161

9.6.3 分流比与压降比之间的关系162

参考文献164

10 充气旋流器流场与分选过程行为166

引言166

10.1 分选过程基本行为167

10.1.2 泡沫特性168

10.1.1 流动特性168

10.1.3 浮选特性172

10.2 流场与气泡矿化过程行为177

10.2.1 流场流态特征177

10.2.2 流体与气泡运动速度181

10.2.3 气泡矿化过程行为186

10.3 压力场与矿化气泡运动行为188

10.3.1 压力场结构189

10.3.2 矿化气泡运动过程的推动力191

10.3.3 矿粒大小对矿化气泡运动行为的影响194

10.3.4 离心力强度对矿粒与气泡黏着牢固度的影响196

10.3.5 离心力强度对矿化气泡运动行为的影响198

10.4 矿粒的受力与运动199

10.4.1 矿粒的受力与运动行为199

10.4.2 分离粒度202

参考文献205

11 充气旋流器的分选特性206

引言206

11.1 充气旋流器分级与富集特性206

11.1.1 结构参数对分级与富集特性的影响206

11.1.2 操作参数对分级与富集特性的影响213

11.2 充气旋流器用于有用矿物过磨的控制219

参考文献222

12 旋转流管式膜分离过程理论224

引言224

12.1 旋转流管式膜微滤的动力学225

12.1.1 管式膜器内旋转流体的基本运动分析225

12.1.2 旋转流中颗粒受力分析228

12.2 旋转流管式膜分离器流场特性230

12.2.1 环隙子午面流场特性231

12.2.2 环隙切剖面流场特性233

12.3 旋转流管式膜微滤渗透通量模型236

12.3.1 旋转流管式膜微滤的过滤渗透速度236

12.3.2 旋转流管式膜微滤流量J的理论表达式237

12.3.3 旋转流管式膜微滤通量J的统计数学模型238

12.4 旋转管式膜分离器流场特性239

12.4.1 旋转管式膜分离器环隙中的定常流动239

12.4.2 旋转管式膜分离器环隙中的对称摄动241

12.4.3 旋转管式膜分离器环隙间径向速度和流线244

12.4.4 旋转管式膜分离器环隙子午面流线与涡结构245

12.4.5 环隙子午面的流体速度分布247

12.5 旋转管式膜微滤机理249

12.5.1 旋转管式膜微滤颗粒受力分析249

12.5.2 颗粒运动分析250

12.5.3 旋转管式膜微滤的数学模型251

参考文献252