碟式离心机分离性能试验及数值模拟研究

碟式离心机作为高效分离机械广泛应用于食品、化工、制药等行业生产.为探究碟式离心机的内部流场及分离效率,进行了现场试验,并根据Σ理论建立了具有20层碟片的简化三维物理模型,利用FLUENT软件对转鼓内的流场及分离过程进行数值模拟.试验结果表明,转速和进料量对碟式离心机分离效率影响较大,提高转速、降低进料量均能提高离心机的分离效率,通过分析进出口物料的粒径发现,在试验工况下,粒径大于6μm的颗粒均能被有效分离,改变操作参数主要影响粒径为2～5μm的颗粒的分离.模拟结果表明:在碟片间隙内,物料对碟片的跟随性良好,压力与半径呈现出二次型正比关系,周向速度与半径成正比关系,在沉渣区域物料明显滞后于转鼓转动,这导致离心液压和周向速度均小于理论值,同时随着转速的提高,沉渣区域物料的滞后性更加明显;由于上升通道存在,在碟片间隙内局部位置存在明显轴向速度,从而对碟片内的流动产生干扰,导致碟片大端位置的周向速度和离心液压分布不均;在两相分离过程中,颗粒自液相中分离,沉积于上碟片的下表面,并滑落至转鼓沉渣区,固相颗粒在碟片间隙内主要堆积于定距条前侧,在相邻两个定距条之间,固相体积分数沿顺时针方向减少.研究方法与结果为碟式离心机分离性能模拟计算提供了参考,对碟式离心机的设计与结构优化提供了数据指导.