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1、10固液分离用水力旋流器的设计固液分离用水力旋流器的设计东北大学褚良银本文系统地分析了影响固液分离用水力旋流器性能的诸因素,总结了有关诸因素的研究成果,从而对该类旋流器的参数设计提供了有效指导。关键词固液分离水力旋流器参数设计[1]自从1891年水力旋流器问世以来,有关水力旋流器的直径主要影响其生产能力和其研究与应用方面的文献已不计其数;但是其固相分离粒度大小。一般说来,随着旋流器直径中绝大多数文献所涉及的都是将水力旋流器用的增大,其生产能力和分离粒度都将有所增大[4、5]于分级方面,而用于固液分离方面的则要少得(如图1所示),这表明不能简单
2、地利用几何多。由于水力旋流器具有结构简单、体积小、成相似准则在实验室或半工业试验厂内用小直径本低及处理量大等优点,因而其在固液分离领水力旋流器来模拟工业规模的大直径水力旋流[6]域的应用正越来越受到关注,它能用来完成澄器,而应借助一些相应的换算关系(详见文献清、脱水、浓密、液体的净化(包括除砂)及固体[7]P72—73)。[2]的回收等多种固液分离作业。在一些场合,过去许多依赖于大型重力浓缩机和离心分离机完成的工作正逐步由水力旋流器所承担;而且目前世界上已有一些厂家专业制造固液分离用水力旋流器,如美国克莱布斯工程师公司(KrebsEngine
3、ers)就专门提供直径从1215mm到150mm的固液分离用水力旋流器系列,使用这些水力旋流器从液体中分离出的固体粒子能够[3]细达5微米。目前,化工、选矿、环保及石油等行业的工程师们都在对固液分离用水力旋流器日益感兴趣。本文拟就固液分离用水力旋流器性能的主要影响因素作一系统分析,并藉此为图1水力旋流器直径对其生产能力和分离粒度影响[4、5]该类水力旋流器的参数设计提供有效指导,以在水力旋流器的设计过程中,可以根据设期促进水力旋流器在固液分离领域的应用。计规模及分离粒度要求借助于图1来选定旋流器的直径。在要求溢流粗,而生产能力高的场1水力旋流
4、器直径3Ruth,BF.IngEngChem,1935,27:208isticsofBinaryMixtures.ThesisofMS,Departmentof4TillerFM.ChemEngProg,1953,49:467ChemEng,UniofHouston5TillerFM.AIChE,1962,8:4458TillerFM,De-ZiCong,N.B.Hsyung.NewRevolving6GraceHP.ChemEngProg,1953,49:367LaboratoryFilter.AdvancedFiltrationandSe
5、paration7LeuWF.NewPorosityModelandFiltrationCharacter2Technology,1992,6《化工装备技术》第16卷第1期1995年11合一般选用大直径水力旋流器;而要求分离粒流量之比)增大以及固相分离效率的增大(增度很细时则应选用小直径的水力旋流器(组)。大到一定程度后又下降),并使分离粒度下降到由于大直径的水力旋流器比小直径的水力旋流某一界限。如果仅考虑分离效率的要求,则分[7]器组操作使用较为简单可靠,而且堵塞的机离效率最大值时对应的便是最佳排口比,其值[7、10]会较少,因此,在可以获
6、得同样性能指标的情一般落在0135—0160范围内。况下,应该优先采用大直径的水力旋流器。3溢流管插入深度2水力旋流器的开口随着溢流管插入深度的减小,旋流器生产[1、7]水力旋流器的开口系指其进料口、底流口能力有所增大,而分离粒度则有所减小,同[1、10]和溢流口,这三个开口的尺寸(设计变量)对时分股比将会增大。文献[7]和[8]推荐水力旋流器的性能有着明显的影响。的最佳溢流管插入深度为l=(0133—0150)D,[9]进料口尺寸的增大会导致水力旋流器的生而Rietema则认为用于分离的最佳插入深度[1]产能力和分离粒度增大,并可能减小磨损
7、。文为l=014D。献[7]和[8]推荐的工业用旋流器最佳进料4溢流管壁厚口直径de(或面积当量直径)为de=(0115—[9]0125)D,其中D为旋流器直径;而Rietema溢流管壁厚的增加,可以提高旋流器的分[11]认为分离用水力旋流器的最佳进料口(面积当离效率,并能降低其内部损失,而且还能略[12]量)直径应为de=0125D。进料口的形状也很重微提高旋流器的生产能力。设计分离用旋流要,文献[6]指出矩形进料口比圆形进料口更器时可适当加大溢流管的壁厚,只要让溢流管有助于进料沿旋流器扩展,而渐开线型进料口的外径不超过D-2de即可。作者
8、最近的研究表[13、14]同切线型进料口相比,则不仅能使湍动最小,而明,将溢流管外壁做成环齿形有助于提高且能减少磨损。旋流器的分离精度。溢流口直径do是一个很重要的
