水力旋流器原理

水力旋流器的工作原理：利用强力的离心力来实现混合物在高速旋转下的分离。例如经典的静态式水力旋流器，利用外部压力把进料混合物以较大的速度推入旋流器内部，由于该混合物是顺着旋流器的切向运动的，这将促使液体沿筒壁作旋转运动，一般把这种运动称为外旋流。外旋流中的颗粒受到离心力作用，如果它的密度大于四周液体的密度，它所受的离心力就越来越大，一旦离心力大于因运动所产生的液体阻力，颗粒就会克服这一阻力向器壁方向移动，与周围液体分离，到达器壁附近的颗粒受到旋流器上方液体推动，沿器壁向下运动，到达底流口附近汇集成为稠化度较高的悬浮液，从底流口排出。分离后的液体旋转向下继续运动，进入圆锥段后，因旋液分离器的内径逐渐缩小，液体旋转速度加快。由于液体在产生涡流时沿径向方向的压力分布不均，越接近轴线的地方越小而至轴线时趋近于零，成为低压区甚至为真空区，导致液体趋向于轴线方向移动。同时，由于旋液分离器底流口**缩小，液体无法迅速从底流口排出，而旋流腔顶盖中央的溢流口，由于处于低压区而使一部分液体向其移动，因而形成向上的旋转运动，并从溢流口排出。

　水力旋流器在选矿中主要用于：①重介质旋流器是常见的重介质分选设备。②在磨矿回路中作为分级设备，尤其是作为细磨的分级设备。③对矿浆进行脱泥、浓缩。

实物

谢谢分享，有没有相关的设备尺寸计算公式呢？水力旋流器和旋风分离器的计算公式是不是一样的？

Hansonwen 发表于 2018-10-22 15:20
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水力旋流器的选择与计算
发布日期：2017-04-12  来源：选矿技术网  浏览次数：7314
    一、水力旋流器的选择
    水力旋流器广泛用于分级、脱泥、脱水等作业。其主要优点是结构简单、本身无运动部件、占发面积小；在分级粒度较细的情况下，分级效率较螺旋分级机高。其主要缺点是给矿需泵扬送，电耗较高；操作比螺旋分级机复杂。水力旋流器适宜分级粒度范围一般为0.3~0.01mm。
    水力旋流器的规格取决于需要处理的矿量和溢流粒度要求。当需要处理的矿量大、溢流粒度粗时，选择大规格水力旋流器；反之宜选用小规格水力旋流器。在处理矿量大又要求溢流粒度细时，可采用小规格水力旋流器组。
    旋流器的结构参数和操作参数对溢流粒度及分级效果有较大影响，选用时应认真考虑。旋流器的主要结构参数与旋流器直径D的关系，一般范围；给矿口当量直径df=(0.15~0.25)D; 溢流管直径do=(0.2~0.4)D;沉砂口直径du=(0.06~0.20)D;锥角a≤20°.
    进口压力是水力旋流器的主要参数之一，通常为49~157kPa(0.5kgf/cm2~1.6kgf/cm2).进口压力与溢流粒度的一般关系见表1。
表1     进口压力溢流粒度一般关系表
溢流粒度d95/min
0.59
0.42
0.30
0.21
0.15
0.10
0.074
0.037
0.019
0.010
进口压力/kPa(kgf/cm2)
29.4
0.3
49
0.5
39~78
(0.4~0.8)
49~98
(0.5~1.0)
59~118
(0.6~1.2)
78~137
(0.8~1.4)
98~147
(1.0~1.5)
118~167
(1.2~1.7)
147~196
(1.5~2.0)
196~245
(2.0~2.5)
    二、水力旋流器计算
    水力旋流器的计算多采用如下两种方法。
    A 原苏联波瓦罗夫(JIoBapoB)计算法波瓦罗夫计算法的主要步骤和计算公式如下：
    (1)选择旋器直径，计算旋流器体积处理量和需要台数。
    体积处理量按下式计算

    式中  qV——按给矿体积计的处理量，m3/h;
          Ka——水力旋流器锥角修正系数；

    当a=10°时，Ka+1.15;当a=20°时，Ka=1.0;
          KD——水力旋流器直径修正系数；

         df——给矿口当量直径，cm

        b、h——分别为给矿口宽度和高度，cm;
          po——旋流器给矿口工作压力，MPa;
          do——溢流管直径，cm;
          D——旋流器筒体直径，cm.
    (2)按样体给出的范围确定沉砂口直径，并验算其单位截面积负荷(按固体量计)，使其在0.5~2.5t/(cm2·h)范围内。
    (3)计算旋流器实际需要的给矿压力。
    (4)计算溢流上限粒度d95,使其满足溢流粒度的要求。旋流器给矿及溢流中各个不同粒级含量之间关系可参见表2。

    式中  d95——溢流上限粒度，μm;
          Cf——给矿重量浓度，%；
          du——沉砂口直径，cm;
          ρ——矿浆中固体物料密度，t/m3;
          D、do、po、KD、——同式(1).[next]
表2    旋流器给矿及溢流中各个不同粒级含量之间关系
粒级/μm
含量/%
-74
10
20
30
40
50
60
70
80
90
95
-40
5.6
11.3
17.3
24
31.5
39.5
48
58
71.5
80.5
-20



13
17
23
26
35
46
55
上限粒度，d95



430
320
240
180
140
94
74
    B 美国克雷布斯公司(Krebs)计算法
    (1)分离粒度d50、校正分离粒度d50(c)的计算分离粒度d50系指在沉砂和溢流中回收率(分配率)各为50%的极窄级别的粒度值。在旋流器实际分级效率曲线(图1中的曲线1)上与沉砂中粒级回收率50%相对应的粒度即为分离粒度d50.
    在旋流器分级过程中，进入沉砂的物料包括两部分：一部分由水夹带进入沉砂的物料，该部分物料实际上未经过分级，其相对量与沉砂中的水占给矿中水的比率(小数)相当；另一部分为经过分级进入沉砂的物料。因此在计算旋流器沉砂粒级回收率时，应将水夹带的这部分未经分级的物料扣除，即：

    式中  yc、y——分别为沉砂中某粒级的校正回收率和实际回收率，%；
             Rf——沉砂中的水占给矿中水的比率，以小数计。
    用yc代替y做出的分级效率曲线(图1中的曲线2)称为校正分级效率曲线或校正回收率曲线。该曲线上的分离粒度称为校正分离粒度以d50(c)表示。

    在磨矿回路中，旋流器的溢流粒度一般是以某一特定粒度dr的百分含量来表示的，它与d50(c)之间关系如表3所示。如已知溢流中某一特定粒度的百分含量，即可按表3数据计算出校正分离粒度d50(c).
表3    水力旋流器溢流粒度d50(c)的关系
溢流中某一特定粒度(dr)百分含量/%
98.8
95.0
90.0
80.0
70.0
60.0
50.0
d50(c)/dr
0.54
0.73
0.91
1.25
1.67
2.08
2.78
    (2)按下式计算水力族流器直径D：
               D=0.0234d50(c)1.515Po0.424(ρ-1)0.758×(1-0.0189cυ)2.167     (4①)

    式中  D——旋流器内径，cm;
          d50(c)——校正分离粒度，μm;
          Po——旋流器给矿压力，kPa;
          ρ——物料密度，t/m3;
         cυ——给矿体积浓度，%。[next]
    (3)按标准水力旋流器的处理量(见图2)计算旋流器台数，应该指出图2中所示的处理量是按水计的，处理矿浆时要稍高于此数据。因此按此计算旋流器台数偏于保险，这在工程设计上是允许的。

    (4)按沉砂口流量与沉砂口直径的关系，用图3确定沉砂口直径。
[next]
    C  水力旋流器计算实例
    某一磨矿回路，用水力旋流器分级与球磨机组成闭路，回路新给矿量为250t/h，旋流器溢流浓为40%，要求溢流粒度为-74μm占60%，矿石密度为2.9t/m3,旋流器入口压力为55kPa，磨矿回路循环负荷为225%。按上述条件计算的物料平衡结果见表4。试选择计算水力旋流器的规格和台数。
表4     水力旋流器物料平衡计算结果
项目
单位
溢流
沉砂
给矿
固体量
t/h
250
562
812
水量
m3/h
375
187
562
矿浆量
t/h
625
749
1374
重量浓度
%
40
75
59.1
体积浓度
%
50
33.2

矿浆密度
t/m3
1.355
1.966
1.632
矿浆体积量
m3/h
L/s
461
128
381
106
842
234
    现采用两种方法进行计算
    (1)波瓦罗夫法计算
    根据设备样本可选用D=50cm、锥角a=20°的水力旋流器，其给矿口尺寸11cm×12cm(直径df=13cm),选用溢流管直径do=18cm,沉砂口直径du=9cm.
    处理量计算：

    根据计算结果选用6台D=50cm旋流器，另处备用3台。
    沉砂口直径du=9cm,其截面积为63.6cm2，沉砂口单位截面固体负荷为，在允许范围之内。
    计算实际需要的给矿压力：

    参见表2，此上限粒度呆满足-74μm占60%的要求。
    (2)克雷布斯法计算
    按溢流粒度-74μm60%的要求，查表3，计算校正分离粒度：
                                   d50(c)=2.08×74=154(μm)
    计算旋流器直径：
                D=0.0234d50(c)1.515Po0.424(ρ-1)0.758(1-0.0189cυ)2.167
                 =0.0234×1541.515×550.424(2.9-1)0.758(1-0.0189×33.2)2.167
                 =50.6(cm)
    可选用D=51cm克雷布斯标准旋流器。
    于图2中查出，在给矿压力55kPa时，D=51cm旋流器处理量为44L/s,则旋流器台数台，可选用6台，外备用3台。
    按沉砂矿浆体积流量选择沉砂口尺寸：每台旋流器沉砂矿浆体积流量为，根据图3查出，沉砂口直径为9.5cm.

沙漠里的游鱼 发表于 2018-10-20 13:51
水力旋流器的工作原理：利用强力的离心力来实现混合物在高速旋转下的分离。例如经典的静态式水力旋流器，利用外部压力把进料混合物以较大的速度推入旋流器内部，由于该混合物是顺着旋流器的切向运动的，这将促使液体沿筒壁作旋转运动，一般把这种运动称为外旋流。外旋流中的颗粒受到离心力作用，如果它的密度大于四周液体的密度，它所受的离心力就越来越大，一旦离心力大于因运动所产生的液体阻力，颗粒就会克服这一阻力向器壁方向移动，与周围液体分离，到达器壁附近的颗粒受到旋流器上方液体推动，沿器壁向下运动，到达底流口附近汇集成为稠化度较高的悬浮液，从底流口排出。分离后的液体旋转向下继续运动，进入圆锥段后，因旋液分离器的内径逐渐缩小，液体旋转速度加快。由于液体在产生涡流时沿径向方向的压力分布不均，越接近轴线的地方越小而至轴线时趋近于零，成为低压区甚至为真空区，导致液体趋向于轴线方向移动。同时，由于旋液分离器底流口**缩小，液体无法迅速从底流口排出，而旋流腔顶盖中央的溢流口，由于处于低压区而使一部分液体向其移动，因而形成向上的旋转运动，并从溢流口排出。<br /><br />　水力旋流器在选矿中主要用于：①重介质旋流器是常见的重介质分选设备。②在磨矿回路中作为分级设备，尤其是作为细磨的分级设备。③对矿浆进行脱泥、浓缩。

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