FJCA20型煤用喷射式浮选机流场分布规律地初步研究.pdf

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1、煤炭加工与综合利用COALPROCESSING＆COMPREHENSIVEUTILIZATIONNo.5，201125FJCA20型煤用喷射式浮选机流场分布规律的初步研究121111王海艳，朱金波，江明东，王敏鸽，梁辽，吴大为(1.北京国华科技有限公司，北京101300;2.安徽理工大学，安徽淮南232001)摘要:以选矿专业理论为基础，运用流体动力学、相似模拟理论及粒子图像(PIV)测试技术，对比分析了FJC和FJCA20型喷射式浮选机浮选室内流场分布特点，为浮选机的研制和发展提供了理论依据。关键词:选煤;喷射式浮选机;PIV技术;流场分布中图分类号:TD943文献

2、标识码:A文章编号:1005-8397(2011)05-0000-00煤用喷射式浮选机是一种无机械搅拌的浮选(5)浮选室内流体的运动采用雷诺平均机，随着它的广泛应用，实践已经走到浮选机理Navier－Stockes方程和k－紊流双方程组。论的前面。长期以来，喷射式浮选机的结构参数根据以上假设，对浮选室内的流体进行分及工艺参数基本上是采用试验和经验的方法确定析，得到流体的控制方程组为:的，目前尚无系统的理论体系。面对更高的生产(1)连续性方程:要求，迫切需要从理论上进一步分析喷射式浮选ρ+(ρuj)=0机流体动力学特征，为研制出结构及性能更加合txj(2)动量方

3、程:理的浮选机提供理论支持。为此，进行了喷射式浮选机流场分布规律的研究。(ρu)+(ρuu)=－ρ+τij+ρg+Fiijiitxjxixj1喷射式浮选机内流体的运动方程式中:ui，uj———瞬时速度矢量i向和j向的分量，m/s;为方便研究，设浮选室内的流体为复杂的气3ρ———流体密度，kg/m;液两相混合体，液相为连续相，气相为分散相，2gi———重力加速度i向的分量，m/s;并对流体作如下假设:Fi———作用在流体上的力，N;(1)分散相与连续相均为不可压缩的牛顿流τij———粘性应力张量，Pa;体;xi，xj———i向和j向脉动分量。(2)把两种

4、流体都视为连续介质，两者之间存在相互渗透，在相同的空间位置内，有各自的2煤用喷射式浮选机试验及测试系统体积比例和矢量速度;2.1充气搅拌装置的型式及相似比尺的选取(3)在浮选室内完成分选的整个过程为恒温带有长喉管式充气搅拌装置的FJC型浮选机过程，没有发生热量传递;和浸没式(短喉管式)充气搅拌装置的FJCA型浮(4)两种流体遵循各自的控制方程;选机的槽体形状和尺寸是相同的。FJCA型浮选机是在FJC型浮选机的基础上研制和开发的。长收稿日期:2011-05-13喉管式充气搅拌装置的浮选机结构见图1，其长作者简介:王海艳(1984—)，女，安徽界首人，2010年毕业于安徽

5、理工大学，工学硕士，北京国华科技有限公司科研所助喉管和伞形分散器磨损严重，使用寿命短，只有理工程师。1a左右。26煤炭加工与综合利用2011年第5期浸没式充气搅拌装置浮选机的结构见图2。像测速法，又称PIV系统，它是一种同时测量多这种新型充气搅拌装置取消了易磨损的伞形分散点、无接触式、瞬间流态的测速方法。通过激光器，并将原先的长喉管缩短了3/4，使其除吸气片瞬间发光与CCD相机的同步工作，在同一时管上端伸出液面外，所有装置均浸没在煤浆中。刻记录下有关整个流场的信息。使用强大的短喉管内壁衬有耐磨刚玉材质，提高充气搅拌装Tecplot后处理软件，可以计算出速度分布、涡量置

6、的使用寿命，充分发挥设备的工艺性能优势，分布等图像。PIV系统是目前国内外研究流体的减少维修工作量，降低生产成本，突出喷射式浮最先进的测试装置。选机的优势，提高了工作的完善性。2.3激光截面的选取根据FJCA20型浮选机的槽体尺寸(单室容积为了较为全面地测试浮选室内流体的运动特3为20m)，参照相似准则，按照1∶10的比例制造征，所取激光截面位置如表1所示。要求激光发了喷射式浮选机的模型样机(容积为20L)，在模生器与CCD相机垂直布置。型机中按对角线对称安装4个充气搅拌装置，保表1激光截面的位置证模型中流体的运动状态可反映实际流体的特性。激光片光与煤流激光片光位置激

7、光截面方向的关系(从相机视角看过去)1垂直(纵向投影)在燕尾孔与喉管之间2垂直(纵向投影)在前后喉管中间位置3平行(侧向投影)在侧面玻璃与同侧喉管之间4平行(侧向投影)在前后两喉管中间位置1、2两个截面由于受到入料箱的干扰，只能拍到a，b两个区域的图像(如图3)。由于b区域的流体受到喉管出口水流、底层流体以及主流方向流体三方面的作用，呈非定常流动状态，不1—槽体;2—吸气管;3—喷射室;4—喷嘴;能用平均流场表示，故本文中只给出了a区域的5—长喉管;6—伞形分散器;7—分配室;流场分布。8—中心入料管;9—篦子图1带有长喉管式充气搅拌装置的FJC系列