Диссертация (1025509), страница 20

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 20)

В последующих расчетах в качестведругих определяющих параметров рассматривались величины w' 0 , win w' 0 ,Qin/Q.На заключительной стадии исследований выявлялась взаимосвязь междувеличинами,характеризующимидетерминированныеислучайныеПри этом относительная погрешность аппроксимациирасчетныхсоставляющие процесса классификации.зависимостейнепревышалаотносительнойпогрешностиэкспериментального определения величины Т(dч) и с вероятностью 0,95находилась в среднем в диапазоне 15%.133Результаты3.2.исследованияосновныххарактеристикцилиндроконических гидроциклонов-классификаторов малых размеровс инжекцией3.2.1.Результатыэкспериментальныхисследованийобщейпроизводительности классификационных аппаратов при различныхспособах инжектированияЭкспериментальные результаты определения общей производительностиобразцовцилиндроконическихгидроциклонов-классификаторовсинжекторами T1 и T2 представлены на Рисунке 3.10.а) 2,0E-031,6E-0302461,2E-038,0E-04Qin:2,5E-04Q, м3/сQ, м3/сб) 3,0E-04Qin:4,0E-042,0E-041,5E-041,0E-045,0E-050,0E+000,0E+00020040060003.10.Результаты400600p0,5, Па0,5p0,5, Па0,5Рисунок200экспериментальныхисследованийобщейпроизводительности образцов гидроциклонов: а) d50 T2 приQin=0; 3,3∙10-5; 6,7∙10-5 ; 1∙10-6 м3/с (0, 2, 4 и 6 дм3/мин); б) d25T1 при Qin=0; 1,7∙10-5; 3,3∙10-5 м3/с (0, 1, 2 дм3/мин)Для остальных конструкций инжектора полученные результаты носятидентичный характер для каждого образца гидроциклона и далее неприводятся.По результатам статистической обработки экспериментальных данныхбыли получены обобщенные зависимости для образцов гидроциклонов d50(Рисунок 3.10,а) и d25 (Рисунок 3.10,б) соответственно в виде:134ВQ  2,8  106 p  1,4  102  Sвх p  1,1  102  dвх2  p(3.8)Q  5,5  10 7 p  2,0  10 2  S вх p  1,6  10 2  d вх2  p(3.9)пределахпогрешностиэкспериментапризначениирасходаинжектируемого потока, составляющего до 10% от основного расхода,независимоотхарактеристикаинжекторомконструкцииинжектора,входнаягидроциклона-классификатораявляетсяпостояннойиможетсгидравлическаядополнительнымбытьописанаобщейзависимостью вида (Рисунок 3.11):Q  1,3  102  dвх2  p ,(3.10)Q, м3/сгде в системе СИ p имеет размерность Па, Q – м3/с, dвх – м.2,0E-03М.Г.

Акопов [1]1,6E-03В.А. Замбровский [37][29]1,2E-03В.П. Курбатов [48][59]8,0E-04А.И. Поваров [75][90]4,0E-04Н. Травинский [167][186]Зависимость (3.10)0,0E+000Эксп d50100 200 300 400 500p0,5, Па0,5Эксп d25Рисунок 3.11. Сопоставление экспериментальных результатов определенияобщейпроизводительностигидроциклонов-классификаторовцилиндроконическихQсаналогичнымирезультатами других авторовСопоставление экспериментальных результатов определения общейпроизводительности цилиндроконических гидроциклонов-классификаторов синжекцией с аналогичными результатами других авторов для аппаратов безинжекции позволяет констатировать, что общий расход на входе вгидроциклоны-классификаторы малого размера с инжекцией может быть2рассчитан по известным зависимостям вида Q  k ' d вх p , где коэффициент k'135определяется особенностями конструкции гидроциклона и технологическимирежимами его работы.

При этом аппарат может рассматриваться как местноесосредоточенное сопротивление, а коэффициент его гидравлическогосопротивления может быть принят на основании данных стационарныхиспытанийгидроциклонаприотсутствииинжекции,чтопозволяетиспользовать для расчета общей производительности гидроциклоновклассификаторов малых размеров с инжекцией известные зависимости,представленные в работах [1,37,59,90,108,187].3.2.2.

Результаты экспериментальных исследований изменения значениясплит-параметра в классификационных аппаратах с инжекциейИнжекционный поток, приводя к перераспределению основного потокамежду сливными отверстиями гидроциклона, вызывает изменение выходныхрасходных характеристик аппарата, что в свою очередь приводит ксущественному изменению сплит-параметра, определяемого выражением(1.2). Обратимся к экспериментальному изучению изменения сплитпараметра гидроциклонов-классификаторов малых размеров с инжекцией,введя дополнительную характеристику, позволяющую более нагляднопредставить результаты исследований – относительный сплит-параметрS ' / S ' 0 , где S'0 – значение сплит-параметра аппарата без инжекции.Результаты экспериментального определения относительного сплитпараметра в зависимости от относительного расхода инжекционного потокапри различных способах инжектирования представлены на Рисунках 3.12 и3.13.Данные Рисунка 3.12 позволяют сделать вывод, что при использованиитангенциального инжектора функция S ' S ' 0  f (Qin Q) имеет возрастающийхарактер, принимает неотрицательные значения и практически не зависит отзначений основного и инжекционного расходов, что свидетельствует об136уменьшении расхода через нижнее сливное отверстие аппарата с ростомрасхода инжекционного потока, который составляет до 10% от основногопотока на входе в аппарат [78].

При этом интенсивность роста кривойзависит от количества инжекционных отверстий (Рисунок 3.12).а)б)0,3S'/S'0-1S'/S'0-10,40,20,10,4Q:4265790,30,20,10,000,0250,050,0750,00,000,10,05Qin/Qв)0,100,15Qin / Q0,4S'/S'0-10,30,20,10,0-0,10,000,050,100,150,20Qin/QРисунок 3.12. Результаты экспериментальных исследованийS ' / S '0 дляобразца гидроциклона d50 с конструкциями инжектора:а) T1; б) T2; в) T4 при Q=7∙10-4; 1∙10-3; 1,3∙10-3 м3/с (42, 65,79 дм3/мин)При наличии радиального ввода инжекционного потока (Рисунок 3.13)значение функции S ' S '0  f (Qin Q) также практически не зависит от значенийосновного и инжекционного расходов.

Однако она принимает отрицательныезначения, что свидетельствует об увеличении расхода через нижнее сливноеотверстие аппарата по мере роста расхода инжекционного потока, значениеизменения расхода которого остается в пределах до 10% от расхода137основного потока на входе в аппарат. Интенсивность роста кривой такжезависит от количества инжекционных отверстий (Рисунок 3.13).S'/S'0-10,050,100,15Q:426579-0,04-0,08-0,12б)S'/S'0-10,000,00а)0,000,000,050,100,150,20-0,10-0,20-0,16-0,20-0,30Qin /QQin/ QРисунок 3.13. Результаты экспериментальных исследований S ' / S '0 дляобразца гидроциклона d50 с конструкциями инжектора: а) R2;б) R4 при Q=7∙10-4; 1∙10-3; 1,3∙10-3 м3/с (42, 65, 79 дм3/мин)Полученные результаты дополнительно подтверждают, что расходнаяхарактеристика суспензии на входе в гидроциклоны-классификаторы синжекцией является практически постоянной, при этом дополнительнаяинжекция перераспределяет основной поток между верхним и нижнимсливными отверстиями, о чем свидетельствует изменение выходныхрасходныххарактеристикаппаратавзависимостиотпараметровинжекционной струи.Таким образом, можно сделать вывод, что инжекция оказывает влияниена гидродинамическую обстановку в аппарате.

При этом можно утверждать,что определяющим параметром является скорость инжекционной струи, ахарактер перераспределения основного потока между разгрузочнымиотверстиями аппарата зависит от направления инжекции.1383.2.3.Результатымодельныхисследованийгидродинамическиххарактеристик классификационных аппаратовС целью выявления определяющих параметров процесса классификациив цилиндроконических гидроциклонах-классификаторах с инжекцией иопределениявлиянияосновныхразделяющуюспособностьисследованиегидродинамикитехнологическихаппаратапотоковбылохарактеристикпроведеновнутриаппаратанамодельноенаосновевычислительного эксперимента.Численное моделирования структуры потоков дисперсионной средывнутри аппарата осуществлены с помощью стандартного пакета прикладныхпрограммFluentМоделирование6.3.26.проведенодляобразцагидроциклона-классификатора d50, снабженного инжекторами T2 и R2.Результаты сравнения расчетных и экспериментальных значений сплитпараметра (Рисунки 3.12,б и 3.13,а) при разных конструкция инжекторапредставлены на рисунке 3.14.а)б)1231,05S'эксп/S'расчS'эксп/S'расч1,150,950,85012345671,21,11,11,01,00,90,912301234567Qin, дм3/минQin, дм3/минРисунок 3.14.

Сравнение экспериментальных значений сплит-параметраS'эксп и расчетных – S'расч для d50 с инжектором: а) T2; б) R2при 1 – Q=9∙10-4 м3/с (54 дм3/мин); 2 – Q= 1∙10-3 м3/с (65дм3/мин); 3 – Q =1,3∙10-3 м3/с (79 дм3/мин)Представленныерезультатыпоказываютудовлетворительнуюсходимость экспериментальных и расчетных данных в рамках погрешности139экспериментальных исследований на уровне не более 10%, что позволяетраспространитьполученныерезультатырасходов 0...10-5 м3/с (0...6 дм3/мин)инадиапазонинжекционныхдиапазон основных расходов7∙10-4...1,3∙10-3м3/с (42...79 дм3/мин).На Рисунке 3.15 представлены результаты численного моделированиясхемы линий тока внутри образца гидроциклона-классификатора d50 впроекции на плоскость r – z, где r – текущий радиус, z – высота приразличных расходах основного потока в отсутствии дополнительнойинжекции.

Увеличение расхода основного потока суспензии на входе ваппарат влияет на изменение высоты рабочей зоны гидроциклонаклассификатора hpз, где имеет место радиальное движение дисперсионнойсреды.в)hрзhрза)hрзб)Рисунок 3.15. Результаты численного эксперимента по расчету линий токавнутри гидроциклона d50 в проекции на плоскость r–z , где r –текущий радиус, z – высота: а) Q=9∙10-4 м3/с (54 дм3/мин); б)Q=1∙10-3м3/с (65 дм3/мин); в) Q=1,3∙10-3 м3/с (79 дм3/мин)140Указанные обстоятельства позволили представить величину постоянногокоэффициента A0, входящего всостав уравнения (2.6),ввидефункциональной зависимости:A0 Qk (Q) sin hцQ,k0 (Q)h(3.11)где k0  k0 (Q)  k0 (w'0 ) – новый постоянный коэффициент, учитывающийизменение высоты рабочей зоны аппарата в зависимости от значенияосновного расхода (скорости) на входе в аппарат, h – длина вертикальногосечения гидроциклона между верхним и нижнем сливными патрубками.Результаты модельного исследования влияния тангенциальной инжекциина гидродинамическую обстановку в аппарате при различных значенияхинжекционных расходов показаны на Рисунке 3.16.б)hрзT2hрзhрзT2в)а)Рисунок 3.16.Результаты численного эксперимента по расчету линий токавнутри образца гидроциклона d50 в проекции на плоскость r–z,где r – текущий радиус, z – высота для T2 при Q=9∙10-4 м3/с (54дм3/мин): а) Qin=0; б) Qin =1∙10-4 м3/с (6 дм3/мин); в) Qin =2∙10-4м3/с (12 дм3/мин)141Анализ Рисунка 3.16 позволяет сделать вывод, что при тангенциальноминжектировании над инжектором образуется вихрь, протяженность котороговдоль стенки увеличивается с ростом скорости инжекционной струи.Жидкость от инжектора, прежде чем вытечь через нижний слив, движетсявверх вдоль стенки, затем разворачивается, изменяет направление и вытекаетв нижний слив.

Характеристики

Список файлов диссертации