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FJC（A）充气搅拌装置流体动力学及试验研究

作　者: 周伟
导　师: 朱金波
学　校: 安徽理工大学
专　业: 矿物加工工程
关键词: 射流装置充气搅拌装置模型试验流体动力学 PIV试验
分类号: TD456
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

FJC(A)系列煤用喷射式浮选机是一种充气式浮选机,其核心部件是充气搅拌装置,充气搅拌装置本身没有转动部件,其工作的动力来自配套的循环泵。充气搅拌装置包括喷嘴、喉管、伞形分散器、喷射室和吸气管,这些部件的结构参数对浮选机工作效率有着重要的影响,但之前这些参数的设置以现场经验为主,缺乏具体的理论依据,为了理解充气搅拌装置的工作原理,为该装置的大型化提供理论依据,找出更合理的结构参数,研究充气搅拌装置的结构参数对流体喷射的影响成为必然。以理论分析、模型机试验、实验槽试验、粒子图像测速试验(PIV试验)等手段作为技术支持,来完成各项研究。通过流体动力学、计算流体力学计算充气搅拌装置各工作参数的关系；利用相似模拟化原理,设计实验室测试用浮选机模型及模型机的工作系统；通过PIV测试流场,分析流场分布,及此时的流动参数,比较不同结构参数对流场的影响；比较不同条件下,两种长、短喉管工作效果,根据吸气量和真空度的要求,确定合理的喉管结构参数,提高浮选指标。本文对充气搅拌装置进行了较为系统的研究,得到的结论如下：将充气搅拌装置归类为射流装置,从射流装置的结构特点、性能参数、工作原理及内部流动理论分析充气搅拌装置,有利于将研究成熟的射流装置理论应用于充气搅拌装置；采用PIV测试技术测量,客观生动的将充气搅拌装置的内部流场呈现在读者面前；比较不同结构特点对流场的影响,为优化和改进充气搅拌装置结构参数提供依据；通过试验和计算及流体动力学分析,了解了喉管、喷嘴等部件对充气搅拌装置工作效率的影响。图[56]表[34]参[68]

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-15
插图清单  15-16
续插图清单  16-17
插表清单  17-18
续插表清单  18-19
字母清单  19-20
1 绪论  20-25
  1.1 浮选在选煤中的运用  20
  1.2 浮选动力学研究  20-23
    1.2.1 浮选动力学影响因素  20-21
    1.2.2 浮选机研究的现状  21
    1.2.3 各种浮选机搅拌机构的比较  21-23
  1.3 课题的提出及意义  23-24
    1.3.1 FJCA系列浮选机的研究现状  23
    1.3.2 课题研究的目的及意义  23-24
  1.4 本课题研究的内容  24-25
2 射流装置的工作原理及内部流动理论  25-31
  2.1 射流装置的工作原理  25-27
    2.1.1 射流装置的结构特点及工作原理  25-26
    2.1.2 射流装置的基本性能参数  26-27
    2.1.3 射流装置的优缺点  27
  2.2 FJCA系列浮选机充气搅拌装置的结构特点及工作原理  27-28
    2.2.1 FJCA系列浮选机充气搅拌装置的结构特点  27-28
    2.2.2 FJC(A)系列浮选机充气搅拌装置的工作原理  28
  2.3 射流的基本理论和基本特性  28-30
    2.3.1 射流的基本理论  28-29
    2.3.2 有限空间射流的基本特性  29-30
  2.4 本章小结  30-31
3 充气搅拌装置流体力学模型  31-39
  3.1 充气搅拌装置流体动力学特征  31
  3.2 充气搅拌装置流体动力学方程  31-32
    3.2.1 喷射室内流体动力学方程  31
    3.2.2 喷射出口流体运动方程  31-32
  3.3 充气搅拌装置阻力损失  32-38
    3.3.1 充气搅拌装置阻力分析  32-34
    3.3.2 充气搅拌装置由入料至喷嘴的阻力  34-35
    3.3.3 充气搅拌装置内能量损失  35-38
  3.4 本章小结  38-39
4 充气搅拌装置的相似模拟化  39-50
  4.1 力学相似  39-41
    4.1.1 几何相似  39
    4.1.2 运动相似  39
    4.1.3 动力相似  39-40
    4.1.4 初始条件和边界条件的相似  40
    4.1.5 相似准则  40-41
  4.2 充气搅拌装置相似模拟化系统的建立  41-46
    4.2.1 模型充气搅拌装置与原型装置的几何相似  41-46
    4.2.2 模型充气搅拌装置与原型装置两个流场的运动相似  46
    4.2.3 模型充气搅拌装置与原型装置两个流场的动力相似  46
  4.3 充气搅拌装置相似准则的建立  46-47
  4.4 模型充气搅拌装置工作参数的计算  47-49
  4.5 本章小结  49-50
5 模型试验及PIV试验结果分析  50-61
  5.1 模型试验  50-52
    5.1.1 模型的制作  50-51
    5.1.2 模型工作系统的设计  51-52
  5.2 粒子图像测速(PIV)试验  52-55
    5.2.1 射流装置内部流场的现代实验测量技术  52-54
    5.2.2 模型PIV试验截面的选取  54-55
  5.3 PIV试验结果与分析  55-60
    5.3.1 运动状态分析  55-56
    5.3.2 速度矢量的分析  56-60
  5.4 本章小结  60-61
6 6m~3试验槽的测试试验  61-95
  6.1 试验安排  61-62
    6.1.1 试验仪器设备  61
    6.1.2 试验装置及零件图  61-62
  6.2 充气搅拌装置试验方案及数据处理  62-80
    6.2.1 析因试验概念与意义  62-64
    6.2.2 充气搅拌装置试验方案  64
    6.2.3 充气搅拌装置试验  64-73
    6.2.4 吸气量、喷嘴处的真空值与入料压力、流量及吸气管开孔度的关系  73-80
  6.3 充气搅拌装置入料压力与吸气量关系  80-84
    6.3.1 寻找数学模型的方法  80-82
    6.3.2 吸气量与喷射室压力关系  82-83
    6.3.3 吸气量与静液面高度的关系  83-84
  6.4 充气搅拌装置的结构参数对流体射流影响的研究  84-94
    6.4.1 导流叶片对阻力损失的影响  84-87
    6.4.2 充气搅拌装置内阻力损失  87-89
    6.4.3 不同工作参数下,充气搅拌装置内能量损失  89-94
  6.5 本章小结  94-95
7 全文总结及对下一步工作的展望  95-100
  7.1 全文总结  95-96
  7.2 本文的创新点  96-97
  7.3 进一步工作的展望  97
  7.4 对充气搅拌装置改进的一点思考  97-100
参考文献  100-103
致谢  103-104
作者简介及读研期间主要科研成果  104

FJC（A）充气搅拌装置流体动力学及试验研究

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