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应用PIV技术对上升流水力分选机流场的试验研究

作　者: 黄亚飞
导　师: 徐春江
学　校: 煤炭科学研究总院
专　业: 矿物加工工程
关键词: 上升流水力分选机 PIV技术流场颗粒上升流
分类号: TD94
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

上升流水力分选机是一类根据物料干扰沉降速度差异的原理来工作的水力分离设备,既可以用于物料的分级,也可以用于物料的分选;它没有传动部件,结构简单,单位处理量大,唯一的分选动力是恒定的上升水流。在煤炭分选中,上升流水力分选机是能满足粗颗粒煤泥分选的独特设备,易于纳入选煤厂的工艺流程中,以衔接重介和浮选系统并减少其负荷。粒子图像测速(PIV)技术通过向流场布撒示踪粒子,并用自然光或激光对所测平面进行照射,形成光照平面,使用数字相机获得前后两帧粒子图像,对图像中的粒子图像进行互相关计算得到整个流场的运动状态,包括定量的速度分布、涡量场、流线及雷诺应力等流场特性参数。本文借助先进的PIV技术对上升流水力分选机各个区域的流场流态进行测量试验,分析单相循环水在上升流中的运动规律如涡量场、湍流度、雷诺应力、某一截面速度分布等参数;对颗粒在上升水流中的运动和分层规律进行试验与分析,并对颗粒相与液相速度进行比较分析;研究上升水流速对颗粒分离的作用。PIV测量试验结果与经典的重力分选理论和实际观察的试验现象相一致,形象化揭示了上升流水力分选机内流场流态及颗粒在上升流中的运动状态,为以后建立数学模型、开展分选过程模拟工作以及实践应用提供依据和参考,并说明了利用PIV技术对上升流水力分选进行测量的可行性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章绪论  7-21
  1.1 背景  7
  1.2 上升流水力分选机发展概况  7-14
    1.2.1 工作原理  8
    1.2.2 上升流水力分选机的各种形式  8-14
  1.3 粒子图像测速技术简介  14-16
  1.4 两相流图像测速技术  16-19
    1.4.1 两相流图像测速技术的发展  17-18
    1.4.2 两相流图像分离方法  18-19
  1.5 课题的研究内容和意义  19-21
第2章试验系统的建立和试验研究  21-35
  2.1 试验系统  21-25
    2.1.1 DPIV系统  21-23
    2.1.2 分选机循环系统  23-25
  2.2 DPIV系统理论基础  25-28
    2.2.1 互相关算法  25-27
    2.2.2 其它算法  27
    2.2.3 计算精度  27-28
  2.3 要注意的关键问题  28-31
  2.4 试验研究  31-35
    2.4.1 沉降末速的测量  31-33
    2.4.2 上升水流试验  33-34
    2.4.3 颗粒运动试验  34-35
第3章上升水流流场分析  35-48
  3.1 流体特征  35-41
    3.1.1 流线的特点  37
    3.1.2 流体流态  37
    3.1.3 湍流运动  37-40
    3.1.4 涡量  40-41
  3.2 试验结果与分析  41-48
第4章颗粒在上升流中的运动规律  48-68
  4.1 颗粒在介质中的沉降特征  48-50
    4.1.1 颗粒在介质中所受重力  48
    4.1.2 颗粒在介质中所受阻力  48-49
    4.1.3 形状因素的影响  49-50
    4.1.4 粒群容积浓度的影响  50
  4.2 颗粒在上升流中的运动  50-63
    4.2.1 分离区  53-56
    4.2.2 溢流区  56-59
    4.2.3 紊乱区  59-62
    4.2.4 底流区  62-63
  4.3 各截面颗粒相和液相速度之比较  63-68
第5章上升水流速度对颗粒分离的影响  68-72
  5.1 不同流量各截面液相速度分布  68-70
  5.2 速度增大后的两相流场  70-72
第6章总结  72-74
参考文献  74-77
致谢  77

应用PIV技术对上升流水力分选机流场的试验研究

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