固液分离过滤器流场的数值模拟与分析

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1、万方数据第30卷第2期大连交通大学报vol-30No．2三!翌!生兰旦!殳望旦型垒!：Q!旦垒!：!垒翌!!垒Q!Q!曼旦型!∑旦坚!!!!垒￡!：!塑!．文章编号：1673-9590(2009)02—0006-04固液分离过滤器流场的数值模拟与分析单丽君，陈蕊娜(大连交通大学机械工程学院，辽宁大连116028)摘要：采用计算流体动力学(简称CFD)方法对过滤器的过滤单元——滤柱内的流场进行了模拟和分析，并改变边界条件和模型的结构，分析了其对流场的影响．结果表明，减小人口水流速度有利于颗粒在滤柱表面的均匀沉积；将出水口设置到

2、罐体最上部，町以基本消除滤柱内的死水区，同时也增大了有效过滤面积，提高了过滤效率．关键词：过滤器；数值模拟；CFD；流场分析；固液分离中图分类号：THl37．9文献标识码：AO引言固液分离技术广泛应用于各个行业，如选矿、造纸、医药卫生、环境保护、食品等．过滤是传统的固液分离技术中的一种，是借助粒状材料或多孔介质截除水中悬浮固体的过程．目前过滤器的种类繁多，过滤效率不同．本文所分析的是一种高精度的超声波反冲洗过滤器，其罐体是圆柱形，罐体内设有一层分隔板，上部是清液，下部是浊液，过滤元件是一组滤柱．本文采用计算流体动力学(简称c

3、FD)对过滤单元即滤柱内的流场进行分析，因为理论研究不能让人直观的看到滤柱内流体流动状况，所以本文采用进行数值模拟，使研究结果可视、直观，化，从而指导用户进行过滤器的优化谢十．1分析模型建立1．1模型网格划分及边界条件过滤器内部设有8根滤柱，划分网格时，为了减少网格数量并尽可能划分出规则网格，根据流场和几何形状的复杂程度，取流场情况比较复杂的一根靠近罐体出口的滤柱进行分析，又因为其滤柱是轴对称的，所以取一半进行研究，全部网格采用四边形单元，共划分3万网格，建立如图l所示的有限元模型．图l模型网格划分1．2假设条件过滤器内流场

4、复杂，在建模时需要作以下假设：①假设流体作定常流动；②整个流动过程为等温过程¨J．1．3边界条件拉1模型边界条件设置如下：流体进口速度(包括连续相和颗粒)为22-n／s，流体出口压力为大气压，颗粒流量为13kg／s，粒径为0．6～lmm，滤芯设置为多孔介质，渗透率为2×109m2．粒子到达滤芯后静止，停止轨道计算．1．4物理模型入口处水中颗粒的含量为小于等于100叫L，远远小于体积含量的10％，故选择拉格朗日离散相模型．连续相与离散相之间采用耦合计算，当颗粒穿过每个FLUENT模型的控制体时，通过计算颗粒的动量变化和质量变化

5、求解连续相传递给离散相的动量和质量值．连续相计算时采用标准后一占湍流方程(1)、(2)㈨]：收稿日期：2008—07一17基金项目：大连市经委科技计划资助项目(x69728)作者简介：单丽君(1966一)，女，副教授，硕士，主要从事机械设计及理论的研究E-m蝴：s2002lj@ya}Ioo．com．cn．一般的空气净化设备过滤空气大概分为一下方法和步骤。1、多重过滤网————防止空气中的灰尘和病菌进入室内多重活性碳过滤网有效拦截灰尘病菌，进行过滤空气，确保进入室内的空气洁净。空气过滤器http://www.wxynt.com

6、/2、氧化钛杀毒————降解室内空气中的甲醛、苯等有机毒气的污染http://www.wxynt.com/product.asp纳米级二氧化钛由紫外光激活，进行过滤空气有效降解空气中的甲醛、苯等有机毒气的放射污染。3、负离子增氧————增加室内空气中的氧气至适量并保持含量稳定负离子发生器给室内空气增氧，确保进入家居的空气保持足量的氧气、充满活力，加强过滤空气>4、PTC陶瓷加热————加热室内空气至舒适温度PTC陶瓷加热片对冬季进入室内的新风进行辅助预热，适当增加室内的温度，从而过滤空气，让家居温暖舒适。5.紫外光杀菌———

7、—强效杀灭空气中的流行性病毒细菌紫外线光源具有强效杀灭空气中的流行性病毒细菌，使人远离感染源，进行过滤空气，呵护全家健康。过滤器是输送介质管道上不可缺少的一种装置,通常安装在减压阀、泄压阀、定水位阀或其它设备的进口端，用来消除介质中的杂质，以保护阀门及设备的正常使用。当流体进入置有一定规格滤网的滤筒后，其杂质被阻挡，而清洁的滤液则由过滤器出口排出，当需要清洗时，只要将可拆卸的滤筒取出，处理后重新装入即可，因此，使用维护极为方便。http://www.wxynt.com/chengxin.asp万方数据第2期单丽君，等：固液分

8、离过滤器流场的数值模拟与分析7啬cp后，+蠹cp后ui，=毒【(p+鲁)鸶】+G女+G6一p占一％+SI(1)去cp8)+去(p占uj)=毒[(肛+鲁)鸶】+^^2cl。詈(G^+c3。G6)一c2。p}+s。(2)其中，G。是由于平均速度梯度引起的湍流能尼的产生项；G。是由于浮力引起的湍