水力旋流器参数对高炉污泥分离的影响

本文采用简化的多流体多相流模型及雷诺应力湍流模型建立了水力旋流器内液固多相湍流流动的数学模型,对水力旋流器在不同结构参数和进口压力下的高炉污泥分离进行了数值模拟,获得了水力旋流器内高炉污泥不同情况下的颗粒分级效率曲线。数值结果表明,在高炉污泥颗粒分离的应用范围内,锥角增大,旋流器直径增大,分离粒径会增加, 进口压力增加,分离粒径降低。     

进口浓度对水力旋流器颗粒分级的影响

通过对水力旋流器内液固多相流动的固体颗粒运动进行理论分析、数值模拟和实验测试,探讨了进口颗粒浓度对采用水力旋流器进行高炉污泥颗粒分级的影响。液固多相流动的数值模拟证实,固体颗粒在水力旋流器内的径向沉降速度近似与颗粒粒径的平方成正比。实验给出了不同进口浓度的颗粒分级效率曲线。本文的实验结果、数值模拟结果以及颗粒离心沉降的理论分析都表明,进口浓度对水力旋流器内高炉污泥的颗粒分级影响不大,该结果诠释了在高炉污泥脱锌操作所考虑的颗粒浓度范围内为什么低浓度下水力旋流器颗粒分级的数值模拟结果与较高浓度下的实验结果基本一致。     

方形分离器内气固两相流动的数值模拟

本文采用颗粒随机轨道模型，并与ｋ－ε模型及应力代数模型相结合，对方形分离器内的三维气固两相流动进行了数值模拟，气相计算得到了与实验结果基本一致的湍流流场，两相计算得出了与实验基本符合的分离器分离效率曲线。计算结果表明，在方形分离器内的旋风流动计算中，ｋ－ε模型及应力代数模型均得到比较合理的结果，并与实验符合较好；两相流动的计算初步分析了方形分离器的分离性能及分离机理，得到对工程设计有指导意义的结论。     

用Monte Carlo方法预测油水分离旋流器的分级效率

对油滴在水力旋流器中非线性随机运动的特点进行了分析,运用随机过程理论,建立了油滴运动的随机模型,并采用Monte Carlo方法进行模拟,预测旋流器的分级效率。结果表明,Monte Carlo法的预测结果与实际值吻合得较好,用这种方法来预测油水分离旋流器的分级效率是非常可靠的,它能够根据旋流器的结构和工艺参数,直接给出旋流器的分级效率。     

颗粒增强湍流的新模型和气粒流动的湍流变动

用雷诺应力方程模型和极细的网格系对单个颗粒受湍流气体绕流进行了数值模拟,研究了改变颗粒直径和气体相对速度时颗粒增强气体湍流的规律.据此构造了颗粒尾涡增强气体湍流的新模型.将此子模型加入到两相流动模型中,对竖直和水平通道内气粒两相流动进行了数值模拟,和实验结果的对照表明,考虑颗粒尾涡增强气体湍流效应得到的气体湍流脉动速度的模拟结果比不考虑此效应的模拟结果好得多.     

用雷诺应力模型计算旋风分离器中气-固两相流动

针对分离器内部的复杂的三维强旋转、气-固两相湍流运动,采用雷诺应力模型(SSG),利用贴体网格技术,模拟计算了分离器内部流动,并将计算结果与实验数据进行分析、比较。分离器内的固体颗粒运动采用涉及湍流扩散影响的随机轨道模型和确定轨道模型,在流场计算的基础上,模拟了不同直径的颗粒在分离器内的运动规律及颗粒分离效率,并同理论和实验得到的数据进行了比较。     

水力旋流器湍流流动的数值模拟

本文采用雷诺应力模型计算了水力旋流器的水相湍流流场,计算结果与实验数据吻合很好。与相关文献中采用修正的κ-ε模型的计算结果比较,本文采用雷诺应力模型的计算结果更接近于实验结果。计算得到了水力旋流器内的流线图、等压线以及零速包络面。     

扩散式气固分离器内两相流动数值模拟

采用RNG k-ε模型、随机颗粒轨道模型对扩散式气固分离器内的两相流动情况进行了数值模拟研究,讨论了流速对分离效率的影响,颗粒分级分离效率,颗粒轨迹,以及多个几何结构尺寸对分离效率和阻力系数的作用情况.数值模拟结果表明该类分离器流场总体成双层流动结构,分离器对4 μm以下的小颗粒分离效率较低,流速对分离效率的作用比较明显,各结构尺寸对阻力系数和分离效率的影响比较复杂,结构尺寸的取值有一定比例范围.     

考虑空气柱的水力旋流器内流场的数值模拟

对水力旋流器内流场进行了数值模拟.旋流器内液相和气相的湍流模拟采用了雷诺应力模型(RSM),边界条件采用速度进口、压力出口.在同一工况下选用三维模型及二维简化模型、分别用VOF模型及刚盖法对空气柱进行处理,就空气柱形成、切向及轴向速度与相同条件下试验测量的结果进行比较.结果表明,三维模型计算结果较二维简化模型与实验值吻合得更好,但二维简化模型在降低精度不大的前提下大大减少了计算时间.对空气柱的处理,选用VOF模型得到的结果更准确,而刚盖法减少了计算用时.     

气固多相同轴射流的数值模拟和实验研究

本文提出了一个新的气固多相流动数学模型(脉动频谱随机颗粒轨道模型),它计及了不同脉动频谱的随机湍流涡团对颗粒扩散的作用,并考虑了颗粒对气体湍流的影响,还通过体积平均方法求出了颗粒的速度场和浓度场。作者采用激光衍射仪和高速变色闪频摄影等方法对气固多相同轴射流进行了实验研究,实验结果和上述模型计算结果吻合较好。最后,对煤粉多相同轴射流进行了预测,得出了令人满意的结果。     

F型液-液旋流管分离特性实验研究

在所研制的液－液旋流分离专用实验装置上，采用168通道的库尔特粒径分析仪，通过液滴粒径检测并基于粒级效率的概念，较为系统地研究了国外F型旋流管的分离特性，得出其临界分离粒径约为60μm，这一结论同国外有关研究结果相吻合。此外，本文还研究了含油浓度、溢流比和流量等工况参数变化，对F型旋流管分离特性的影响。有关研究成果为建立新型低阻高效旋流管的结构优化模型提供了较好的参照比较依据。     

螺旋管内气液固三相流颗粒相分布规律

为了深入认识螺旋管多相流相分离现象,并为新型螺旋管除砂器设计提供指导,本文应用马尔文粒度仪,测量了螺旋管气水砂三相流底部水平段液膜中的颗粒浓度和粒度分布。研究表明:在泡状流和分层流条件下,螺旋管底部水平段可形成稳定的连续液膜流动;在宽广的气速范围内,液膜中的颗粒浓度分布规律均为内弯侧较低、外弯侧较高,说明螺旋管除砂器对于实际生产中流动工况的变化具有良好的适应性;泡状流中提高气速有利于分离;分层流中在中等气速条件下外弯侧颗粒浓度最大,中等气速是相分离的最佳操作工况。     

叶片式多相泵内部流动研究

目前已经研制成功的多相泵主要有两种；容积式和叶片式，对于叶片式多相泵来说，研究其内部的相态分离过程对进一步改善其性能具有重要的意义．本文应用双流体模型，建立了叶片式多相泵内部流动的基本方程组，在此基础上，分析了多相泵内部的能量平衡关系和气液两相间的相态分离过程，给出了改进叶片式多相泵性能的设计方法．     

Multiscale dynamic analysis of blast furnace system based on intensive signal processing

In this paper, the Hilbert-Huang transform method and time delay embedding method are applied to multiscale dynamic analysis on the time series of silicon content in hot metal collected from a medium-sized blast furnace with the inner volume of 2500?m3. The results provide clear evidence of multiscale features in blast furnace ironmaking process. Ten intrinsic mode functions (IMFs) are decomposed from the silicon content time series; the presence of noninteger fractal dimension, positive finite Kolmogorov entropy, and positive finite maximum Lyapunov exponent are found in some IMF components. In addition, the coupling of subscale structures of blast furnace system is studied using the dimension of interaction dynamics and a robust algorithm for detecting interdependence. It is found that IMF(3) is the main driver in the coupling system IMF(2) and IMF(3) while for the coupling system IMF(3) and IMF(4) neither subsystem can act as the driver. All these provide a guideline for studying blast furnace ironmaking process with multiscale theory and methods, and may open way for more candidate tools to model and control blast furnace system in the future.     

基于小波分析的ARIMA与LSSVM组合的高炉煤气预测

高炉煤气发生量的准确预测对钢铁企业能源优化调度具有重要意义。针对钢铁企业中基于机理模型的高炉煤气发生量难以准确预测问题,建立了基于小波分析的最小二乘支持向量机(LSSVM)和自回归差分滑动平均(ARIMA)相结合的高炉煤气预测模型。预测前利用小波去噪对原始数据进行消噪处理,并对处理后的数据进行小波变换得到趋势序列和波动序列,然后对各部分序列分别建模和预测,最后将各部分预测结果叠加;仿真结果表明,组合预测模型减小了预测误差,提高了预测精度。与其他模型相比,组合预测模型更适合高炉煤气预测。     

Ultrasound process tomography system for hydrocyclones

The implementation of a laboratory-based ultrasound tomography system to an industrial process application is not straightforward. In the present work, a tomography system with 16 transducers has been applied to an industrial 50 mm hydrocyclone to visualize its air-core size and position. Hydrocyclones are used to separate fine particles from a slurry. The efficiency of the separation process depends on the size of the air core within the cyclone. If the core is too large due to spigot wear, there will be a detrimental effect on the slurry throughput. Conversely, if the throughput is increased to an extent where the air core becomes unstable or disappears, the particle separation will no longer take place, and the processed batches may become contaminated. Ultrasound tomography presents a very good tool with which to visualize the size, position and movement of the air core and monitor its behaviour under varying input parameters. Ultimately, it could be used within this application both to control the input flow rate depending on the air core size and to detect spigot wear. This paper describes the development of an ultrasonic tomography system applied to an instrumented hydrocyclone. Time-of-flight data are captured by a dedicated acquisition system that pre-processes the information using a DSP and transfers the results to a PC via a fast serial link. The hardware of the tomography system is described, and cursory results are presented in the form of reconstructed images of the air core within the hydrocyclone.