PIV测量在上升流场颗粒分离中的应用研究

上升流场颗粒分离的PIV测量 本文主要介绍了利用 Particle Image Velocimetry (PIV) 系统对上升流水力分选机内颗粒分离的两相流场进行了测量和分析。通过对流场的研究，揭示了各个区域的流场流态、液相的速度分布、固相颗粒的运动规律以及涡量场的大小。 1. 上升流场颗粒分离的机理 颗粒在上升流场中分选或分级是重力作用的原 因引起的，上升流作为颗粒分离的介质，在分离过程中，颗粒在上升流中借助重力、介质阻力、上升流产生对颗粒的升力等共同作用，不同密度、粒度及形状的颗粒产生不同的运动速度和运动轨迹，从而达到颗粒分离的目的。 2. PIV测量技术在上升流场颗粒分离中的应用 PIV测量技术可以对上升流场中的流场流态、液相的速度分布、固相颗粒的运动规律以及涡量场的大小进行测量和分析，为重力分选的理论研究工作提供一定的参考，也检验了采用此技术对流场分析的可行性。 3. 上升流水力分选机的工作原理 上升流水力分选机是最典型的一类颗粒分离设备，具有结构简单、单位处理量大、唯一的分选动力是流速恒定的上升水流等特点。在分选机底部给入一个上升水流，使上升流的速度介于低密度细粒的沉降速度和高密度粗粒的沉降速度之间，则高密度粗粒将在该上升流体中沉降，低密度细粒将上浮，从而实现粒群按密度和粒度进行分离。 4. 上升流场颗粒分离的流态特征 在上升流场中，流体主要向定子循环孔方向运动，在其他空间位置，流体做上升运动和绕轴旋转运动。整个槽体流体大致在半径70～100m m区域逆时针螺旋旋转上升，在半径0～70m m区域则逆时针旋转下降到循环孔。 5. 上升流场颗粒分离的应用前景 上升流水力分选机可以较低成本有效地分选2 ～0.3m m粒级的细粒煤，是能满足粗煤泥分选的水力分选设备，且易于纳入选煤厂的工艺流程中，用以衔接跳汰、重介和浮选等工艺。 本文通过对上升流场颗粒分离的PIV测量，揭示了上升流场颗粒分离的机理和上升流水力分选机的工作原理，为重力分选的理论研究工作提供一定的参考，也检验了采用此技术对流场分析的可行性。