总第192期2019年第4期机械分析与设计
机械管理开发
MECHANICALMANAGEMENTAND
DEVELOPMENT
Total192No.4，2019
DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2019.04.043
不同安装角度对重介旋流器分离性能的影响分析
俞
摘
平
寿阳
045400）
（阳煤集团寿阳开元矿业有限责任公司，山西
运用流体力学通过对不同安装角度要：在介绍重介旋流器不同安装角度的几何参数和操作性能的基础上，
以获重介旋流器的内颗粒分配曲线与内流场进行模拟分析，进一步研究不同安装角度重介旋流器的分离性能，得分选效率最好的Ep值以及分选效果最佳的安装角度。关键词：重介旋流器
安装角度
分离性能
文献标识码：A
文章编号：（2019）1003-773X04-0099-03
中图分类号：TD94;TD45
引言
近几年来，环境保护的压力正逐渐增大，能源消
费结构的调整步伐也在加快，这在煤炭市场表现得尤为突出。靠煤炭带动的下游高耗能行业的状态较
虽然对为低迷，这直接导致煤炭的需求量大幅减少。
煤炭煤炭的需求有所下降，但是在一次能源消费中，
仍然处于主导地位。为了使国民经济得到进一步的发展，也为了使生活环境得到更大力度的保护，国家对煤炭工业提出了一个长远的发展规划：大力推进与开展洁净煤炭的生产与使用，力求达到洁净煤炭
大力技术产业化。为了达到洁净煤炭技术的产业化，
推广煤炭的分选加工技术是比较重要的一个环节，另外一个比较重要的环节是进一步将煤炭的入选比例进行提升[1]。于是一种无运动部件、结构简单、分选效率高的分选设备逐渐被现代选煤行业普遍使
这就是文用，这种设备是利用离心力来进行分选的，
在过去的几年里，有许中要进行研究的重介旋流器。
多专家和学者做了诸多的实验，为的是能够更好地
主要研究出旋流器的分离性能,但是结果并不理想，
是因为重介旋流器的体积较大，想要得到可靠的实
这就带来了成本问验数据，就必然要有很大的花费，
这种微题。所以现在都采用微观的方法来进行研究，
观的研究方法主要是指数学模拟[2]。本文运用流体
从力学对不同的安装角度进行内流场的模拟分析，
而能更好地研究其分离性能。1不同安装角度的几何参数
本文选取直径为1000mm的重介旋流器为研究对象，其几何结构与几何参数如图1和表1所示。
改变重介旋流在模拟过程中，对于每一种情况，
安装角度器的安装角度，其得到分离效果均不相同，
收稿日期：2018-12-01
（1972—）作者简介：俞平，男，本科，毕业于淮南矿业学院选矿研究方向为选煤。专业，选煤工程师，
2-1
Lc
Dc
Do
Li
Lv
Lp
Z
Du
X
图1几何结构表1几何参数
旋流器筒径，Dc入口高度，Li入流管直径，Do底流管直径，Du
10002650337
圆柱部分长度，Lc溢流管长度，Lv锥体部分长度，Lp
mm
12007001880
分为-60°、-30°、-10°、0°、10°、30°、60°、90°。
2不同安装角度的内颗粒分配曲线
重介旋流器在不同的安装角度下，其操作压力、密度偏差、溢流分流比等操作性能的变化趋势如图2所示。
从图2中可以分析出，当安装角度在-60°向
而90°变化时，其对应的操作压力具有减小的趋势，
且变化趋势还比较明显[3]。当负向安装重介旋流器
8.48.28.07.87.67.47.2-60-300306090安装角度（/°）
操作压力
·100·
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第34卷
0.6
0.4
0.2
0.0
-60-300306090安装角度（/°）
2-2
密度偏差
10095908580757065605550-60-300306090安装角度（/°）
2-3溢流分流比
图2操作性能影响
时，分离偏差的变化趋势并不是很大，当正向安装
时，分离偏差的变化趋势是逐渐增加的，且其增加的幅度较为明显。与此同时，溢流分流比的变化趋势也
是逐渐增加的，增幅也较为明显。
根据之前的分析结论可知：对于粒径较大的煤颗粒而言，
其对应的分配曲线基本保持原来的形状，没有发生较为明显的变
化，煤颗粒尺寸的变化趋势是逐渐减小的，
随着这种趋势，相对应的分配曲线的形状也有着较大的变化。当煤颗粒粒径在0.5～1.4mm之间时，其分配曲线
的形状走势是向右移动的，
这种走势有一定的规律性，它是随着安装角度的变化而变化的，
安装角度是从-60°向90°逐渐变化。从而可以得出结论：在分配率完全相同的情形下，随着安装角度的增
加，其煤颗粒的密度也随之增大；
而当煤颗粒在密度相同的情形下，随着安装角度的增加，其对应的分配率则呈现出下降的趋势。对于同一粒径煤颗粒
来说，其分配曲线在不同的安装角度下，
其曲线的斜率也有所不同，当安装角度为-10°、-30°、
-60°的时候，
其曲线的变化相对比较平缓，也就是说其斜率较小，这说明对煤颗粒的分选效果不好；当安装角度为0°、10°、30°、60°、90°的时候，其曲线变化较为剧烈，斜率也较大，说明对煤颗粒的分选效果比较好。
3
不同安装角度的内流场分析
通过对重介旋流器操作性能与分配曲线的分析，取两个极端值与一个中间值来分析安装角度对内流场所产生的影响。因此取安装角度为-60°、10°、90°时，来模拟重介旋流器内的流场变化。
不同的安装角度，其压力分布、轴向速度、密度
分布和径向速度的变化均不同[4]，
如图3所示。下面分别对这四个方面进行分析：从压力分布图中可以
分析出，随着安装角度的逐渐增大，
其入口处的压力随之减小，也就是说，在安装角度为负方向时，
重介旋流器内的压力梯度值比安装角度为正方向时要
大，这种情况下，颗粒会向内发生移动，
使分选的效率降低；但是由于方向的不同，轴向速度在底流管器壁附近为负向最大，在溢流管器壁附近为正向最大。当重介旋流器的安装角度为-60°时，在底流管附近会产生一股较强下降流；当安装角度为90°时，空气核的周围会产生一股细小并且很强大的上升流，从而使得大量的煤颗粒从溢流管溢出；从介质密度分布图可以分析出，当重介旋流器的安装角度为
90°时，在溢流管底部聚集了一部分磁铁矿颗粒，
这主要是因为流体群在强烈的上升气流作用下进入到了溢流管中，而溢流管的下面存在着严重的回流区，而这种回流区的成因恰恰是由于溢流管下面的上升流和下降流之间的相互作用，在回流区的作用下，液体中的某一部分也会移动到下降流中，对煤颗粒的分配曲线产生了很大的影响；通过分析径向速度分布图可知，径向速度受安装角度的影响并不是特别
明显，仅仅在溢流管对流场产生了轻微的影响，
但是还存在一小部分区域的径向速度相对较大，对粒子的离心力产生安装角了度的分一定的离影响性能
。4不同下页图4所示为分离性能可能偏差Ep与偏移量RD。由图能分析出偏移量的整体趋势是随着安装
压力/Pa120000110000轴向速度
（m/s）100000900004.5A
B
800003.5700002.5600001.550000安装角度=-60°0.5安装角度=-60°
40000030000-120000-2
100000
安装角度=10°安装角度=90°安装角度10°安装角度=90°
密度（kg/m3）
径向速度（m/s）
18001170016000.815000.614000.413000.2120001100安装角度=-60°
-0.2安装角度=-60°
1000
-0.4-0.6-0.8-1
安装角度=10°安装角度=90°
安装角度10°安装角度=90°
图3内流场分析图
2019年第4期俞平：不同安装角度对重介旋流器分离性能的影响分析·101·
0.300.250.200.150.100.050.00
煤颗粒粒径7mm4mm1.4mm0.5mm-60-300306090安装角度（/°）
4-1
0.250.200.150.100.050.00煤颗粒粒径7mm4mm1.4mm0.5mmEp值
现出较弱的增幅，而尺寸较小的颗粒的偏移量的增
偏差Ep在不同尺寸的颗粒之间加趋势则比较突出。
大颗呈现出小颗粒先逐渐减小，随后再上升的趋势，
粒的减小程度则比较轻微。5结论
1）操作压力在-60°增加到90°时减小，与此同时分离偏差和溢流分流比显著增加。Ep值的整体变化趋势为先大幅减小随后增加，当安装角度为10°左右时，此时的分选效率最好。Ep值为最小值，
2）计算安装角度在-60°、10°、90°时的内部流场，其结果是旋流器内的入口压力随着安装角度
分选效率降的增加而有所下降；旋流器垂直安装时，
分选的效果是低；安装角度为10°时，上升流较弱，
最佳的。
参考文献
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黄波，陈晶晶.重介质旋流器颗粒运动特性分析及数值模拟[J].煤炭工程，2015（5）：115-117.
邢玉梅，等.入料角对重介质旋流器能耗影响的李飞，齐正义，研究[J].选煤技术，2011（3）：1-4.[4]
王博.不同安装角重介旋流器内流场的数值模拟[J].中孟亚丽，
国煤炭，2016（3）：87-91.
-60-300306090[3]
安装角度（/°）
4-2偏移量
图4分离性能
角度的增加而增加的。其中较大的颗粒的偏移量呈贾娟）（编辑：
AnalysisoftheEffectofDifferentInstallationAngleonSeparation
PerformanceofHeavyMediumCyclone
YuPing
（ShouyangKaiyuanMiningCo.,Ltd.,ShouyangCoalGroup,ShouyangShanxi045400）
Abstract:Onthebasisofintroducinggeometricparametersandoperationperformanceofdifferentinstallationanglesofheavydielectriccyclone,theinternalparticledistributioncurveandinternalflowfieldofheavydielectriccyclonewithdifferentinstallationanglesaresimulatedandanalyzedbymeansoffluidmechanics.Theseparationperformanceoftheheavymediumcyclonewithdifferentinstallationangleswasfurtherstudiedinordertoobtainthebestseparationefficiencyandthebestinstallationangle.
Keywords:heavymediumcyclone;installationangle;separationperformance
（上接第98页）
ApplicationofACDriveSystemforHXN5BDieselLocomotive
GuoJin
（ShanxiLu'anMining(Group)Co.,Ltd.RailwayOperationsCompany,ChangzhiShanxi
046031）
Abstract:TheapplicationofACdrivesystemofHXN5Bdiesellocomotiveisanalyzed,especiallytheACtractionsystem,theauxiliarypowersupplyofACtelexsystem,thenetworkcontrolstructureandapplicationofACtelexsystem.TheresultsshowthattheACdrivesystemhastheadvantagesofsimplestructure,highstabilityofcurrentoutputandhighpowerconversionefficiency,whichprovidestheoreticalandtechnicalsupportforoptimizingthetransmissionsystemstructureofHXN5Bdiesellocomotive.
Keywords:diesellocomotive;ACdrivesystem;applicationresearch
