旋流式微泡发生器的设计与试验研究.pdf

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1、水利水电技术第47卷2016年第5期旋流式微泡发生器的设计与试验研究杨涛，李浙昆，张永忍，于敏(昆明理工大学机电工程学院，云南昆明650500)摘要：针对工业污水处理的难题，以气浮净水技术为理论基础，设计了一种新型的旋流式微泡发生器。通过FLUENT软件进行流体仿真及优化，对其可能性进行初步验证，并在实际工况下进行性能测试，验证该微泡发生器的可行性，为污水处理和矿物浮选等提供了一种有效方法，为促进气浮浮选技术的发展提供理论依据。关键词：旋流式微泡发生器；结构设计；仿真优化；试验研究doi：10．13928／j．cnki．wrahe．2016．05．033中图分类号：TIM56+

2、X52文献标识码：A文章编号：1000-0860(2016)05—0141-04Designandexperimentalstudyofrotational·flowmicro-bubblegeneratorYANGTao，LIZhekun，ZHANGYongren，YUMin(FacultyofMechanicalandElectricalEngineering，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kanming650500，Yunnan，China)Abstract：Basedontheproblemofwaste-watertr

3、eatmentandthetheoryofflotationtechnology，anewtypeofrotational—flowmi—Cro-bubblegeneratorwasdesigned．ThefluidsimulationandoptimizationwerecarriedoutbytheFLUENTsoftware，thepossibil—it)，ofrealizationWasverifiedandtheperformancetestsWerecarriedoutundertheactualoperatingconditions．Thefeasibilityo

4、fthemicro-bubblegeneratorisverified，whichprovidesaneffectivemethodforthetreatmentofwaste—watertreatmentandmineralflotationandpromotesthedevelopmentofflotationtechnology．Keyword：rotational-flowmicro-bubblegenerator；designstructure；simulationandoptimization；experimentalstudy近年来，由于工业化迅速发展，废水乱排乱

5、放，导致水体严重污染，污水处理问题已刻不容缓，势在必行⋯。随着科技发展，将气浮技术应用到污水处理中，在水中注入或产生大量的微小气泡，使其粘附在杂质絮粒上，其总体密度小于水的密度，依靠浮力上浮至水面，达到固液分离，污水得以净化旧1。大量研究发现，影响浮选效果的直接因素是气泡大小，直径在50～120斗m范围内气泡最适合用于浮选，在此范围内，直径越小，净水效果越明显。为得到良好的浮选效果，微泡质量尤其重要∞J，产生高质量的气泡，成为浮选净水的关键。微泡发生器作为浮选技术中最关键设备，成为研究的重点。1微泡发生器的结构设计图1为本次设计的微泡发生器基本结构，液体沿WaterResour

6、cesandHr,twr,,u,erEngineering的￡47No．5着空球体切线方向的入口1以一定速度进入微泡发生器内部，在内部形成旋流，空气由人口3进入，与旋流液体混合，最后气液两相流从出口2流出(出口2是一个锥形体，人El3是一个半球体)。根据旋转质点动量矩守恒定律可知，当由质点组成的液体从最大回转半径处进入，质点线速度最大，而当液体在旋流情况下流动时，回转半径逐渐减小。由动量矩守恒定律知，质点线速度逐渐增加，半球和锥形皆是如此，然后液体由出口2流出。锥形直径变化速率比半球形更快速，液体在内腔线速度就更快。根据伯努利方程收稿日期：2015．1l—lO基金项目：国家自然

7、科学基金资助项目(51168020)；红云红河集团技术开发资助项目(2012GY08)。作者简介：杨涛(1989一)，男，硕士研究生。141杨涛，等∥旋流式微泡发生器的设计与试验研究图1微泡发生器结构示意+知2：CP+pgh(1)+i∥。=(1)二式中，P为流体的压强；P为流体的密度；秽为质点的线速度；g为重力加速度；h为垂直高度；C为常数，无量纲。当质点线速度增大时，动压力会转化为静压力，离回转中心越近静压力就会越小，而微泡发生器中轴线位置会出现一个狭长负压带，在微泡发生器的半球腔和锥形腔