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水力旋流器是一種即可實(shí)現分離又可實(shí)現分級的設備,可有效完成液體澄清、除氣、除砂及固相顆粒洗滌、分級等作業(yè)。旋流器在應用過(guò)程中,如何降低運營(yíng)成本,一直是人們關(guān)注的重點(diǎn),那么降低運行成本提高效率,最為行之有效的辦法是什么呢?那就是最大限度的降低總能耗。
我們在使用水力旋流器的時(shí)候,特定要注意到它的內部能量問(wèn)題,因為平時(shí)在使用的時(shí)候,關(guān)于內部能量我們很容易忽略。因此,很多時(shí)候水力旋流器的內部能量會(huì )受到大量的損耗,能量的缺失會(huì )影響到水力旋流器的使用,同時(shí)也會(huì )降低增產(chǎn)節能的效果,因此,我們重點(diǎn)要把握住關(guān)于它的能量消耗問(wèn)題及解決辦法。
影響旋流器總能耗的因素主要有進(jìn)口損失、出口損失和內部流量損失三部分,其中進(jìn)口損失和出口損失在旋流器總能耗損失中占比很小。進(jìn)口損失多因渣漿進(jìn)入旋流器時(shí)因截面突然擴張引起的射流阻力與摩擦等問(wèn)題造成;出口損失多因渣漿排出的動(dòng)能和壓力造成,且對能耗影響微乎其微。
內部損失在旋流器總能耗損失中程度最大,多因內壁摩擦、流體粘性?xún)饶Σ?、湍流耗散及各種局部損失等引起的能量損失,要想改善這些為題,可從如下幾方面入手。
一.改善旋流器溢流管結構
旋流器的溢流管結構設計不合理,會(huì )存在短路流現象,導致旋流器出現溢流跑粗、分離產(chǎn)品中粗細?;祀s等問(wèn)題,這將直接影響旋流器的流量。
解決辦法:
1、在溢流管外壁上附加一些環(huán)形齒,能較大程度的降低甚至消除短路流,當溢流管外壁加上環(huán)形齒后,陡降指數可從0.176提高到0.332,最終旋流器分離精度指數比普通旋流器提高1.8倍。
2、在旋流器的頂蓋與溢流管之間開(kāi)一環(huán)隙,用來(lái)引出短路流,并將短路流返回到密封聚集室,該設計能有效減少溢流產(chǎn)品中粗顆粒的混雜,較比常規分級效率提高8%。
3、在旋流器溢流管的外壁附加與短路流旋轉方向相反的逆向螺旋,可有效解決常規旋流器占處理液10%一20%短路流問(wèn)題,不僅提高了分離效率,同時(shí),還將錐段渦流、背渦、短路渦整合為一個(gè)渦流,節約了能耗。
4、給旋流器溢流管壁增加厚度,能加長(cháng)短路流的路徑,降低短路流流量,因此能有效提高旋流器的分離效率,還能降低其內部損失。
5、將溢流管由直圓管改為漸擴管,該設計思路來(lái)源于漸擴管降速升壓原理,可使得溢流管入口處的渣漿在較低的壓力下也能順利排至水力旋流器外,較比直圓管能耗降低27%。而且,溢流和底流的出口渣漿速度能得到有效的利用,不浪費且降低了運行成本。
三.消除旋流器內空氣柱
旋流器內的空氣柱內部不發(fā)生任何分離過(guò)程,在能量消耗上純屬浪費,不僅沒(méi)有貢獻,還占據了溢流口的流動(dòng)面積,同時(shí),空氣柱大小與位置的波動(dòng)加劇了流場(chǎng)的不穩定,在一定程度上破壞了被分離顆粒在旋流器中的規律分布,進(jìn)而降低了旋流器的分離效率。
解決辦法:
1、利用適量的固體棒占據旋流器中原來(lái)的空氣柱位置,當固體棒沾滿(mǎn)原空氣柱位置時(shí),內部損失可降低51%左右,而且分離性能也有所提高。
2、改變旋流器內氣體流態(tài),利用大渦強制破碎成小渦,有效降低中心部位的湍動(dòng)能耗、重心流體的速度梯度、溢流口的流體速度,避免了空氣柱產(chǎn)生的能耗和晃動(dòng)所造成的對分離的不良影響,不僅提高了15%的分離效率,還降低了運行能耗40%左右。
1、消除水力旋流器內短路流
消除水力旋流器內短路流,短路流是引起普通水力旋流器溢流跑粗、分離產(chǎn)品中粗細?;祀s的重要原因之一。短路流的存在及其流量大小則直接與溢流管的結構形狀有關(guān),因此控制短路流較主要的設計方法是從改進(jìn)溢流管結構著(zhù)手。如:水力旋流器設計在溢流管的外壁上附加一些環(huán)形齒,能較大程度降低甚至消除短路流,且分離精度提高了1.8倍、陡降指數從0.176提gao到0.332;在頂蓋與溢流管之間開(kāi)一環(huán)隙引出短路流,并將短路流返回密封聚集室,能減少溢流產(chǎn)品中粗粒的混雜,比普通分ji效率提gao8%;在溢流管外壁附加與短路流旋向相反的逆向螺旋解決了普通水力旋流器占處理液10%一20%短路流的問(wèn)題,使分離效率得到提高,同時(shí)使錐段的渦流、短路渦及其背渦整合為一個(gè)渦流,節約了能耗。
2、消除旋流器內空氣柱及改善中心部位湍流結構
消除旋流器內空氣柱及改善中心部位湍流結構,在旋流器內空氣柱的能耗從某種意義上講屬于能量浪費,因為空氣柱內部不發(fā)生任何分離過(guò)程,另外,空氣柱所占據的的空間減少了溢流口的流動(dòng)面積。同時(shí),空氣柱大小與位置的波動(dòng)也是流場(chǎng)不穩定的反映,還加劇了流場(chǎng)不穩定的因素。
改善中心部位湍流結構有:選擇適宜的固體棒占據水力旋流器中原來(lái)空氣柱位置來(lái)取消空氣柱的方法,其內部損失可平均降低51.5%;改變旋流器內氣體的流態(tài),能有效地抑制空氣柱的不穩定性、消除或減小空氣柱對分ji過(guò)程的不利影響;利用大渦強制破碎成小渦,降低中心部位的湍動(dòng)能耗;降低中心流體的速度梯度,抑制對分離的破壞;降低溢流口流體速度,避免了空氣柱產(chǎn)生的能耗和晃動(dòng)所造成的對分離的不良影響,能夠降低運行能耗40%左右,提高分離效率10%一15%。
以上內容僅從旋流器器壁結構、溢流管結及空氣柱等造成旋流器內部能量損失的問(wèn)題進(jìn)行了分析并提出了相應的解決辦法,面對旋流器的各種問(wèn)題,需具有針對性的解決,是降低其運行成本、提高生產(chǎn)效益的有效辦法。