旋流WILKERSON威爾克森過濾器分離機理研究 
旋流WILKERSON過濾器是一種多機理、多功能化的新型固液分離設備,它將旋流與過濾兩種機理結合成一個有機的整體,兼具水力旋流器的無運動部件、操作方便等優點,同時又引入了過濾機理,使旋流器的分離性能得到了有效的改善,具有更為廣闊的應用領域。

旋流WILKERSON威爾克森過濾器分離機理研究
根據軸流導葉式水力旋流器的基本結構,設計和制造了旋流WILKERSON過濾器樣機,并對其分離性能進行實驗研究,優化了過濾筒長和過濾錐角兩個主要結構參數,確定小錐角和短筒段的基準結構方案;同時分析了入口流量、底流率、進料濃度等操作參數和物性參數對分離效率、壓降和過濾流量的影響規律。實驗得出:懸浮液濃度的增大,過濾流量和分離效率都呈先升后降的駝峰狀變化,壓降逐漸增大,但趨勢變緩,漸趨穩定;底流率的增加,分離效率升高,壓降降低,過濾流量減少;入口中位粒徑的增大,分離效率明顯上升;物料的粘度增加,分離效率下降,物料性質對壓降的影響較小;過濾介質孔徑增加,分離效率下升,壓降下降,分離效率的變化比壓降更明顯,筒體和錐體的規律相*;相對于過濾錐,過濾筒是降低旋流WILKERSON過濾器底流細顆粒含量的主要原因之一,且隨著過濾孔徑的增大,底流液中細顆粒的含量降低。在實驗研究的基礎上,提出了將筒體改成實體的改進結構,優化得到了60mm筒體的結構。將實驗研究的旋流WILKERSON過濾器與同尺寸的水力旋流器進行對比實驗,得出旋流WILKERSON過濾器比水力旋流器的分離效率和壓降都略低,且隨著絲網孔徑的增加而降低。針對旋流WILKERSON過濾器*的兩個澄清流的特點,提出用“效率壓降比”和“分離綜合指標”對旋流WILKERSON過濾器進行性能評價的方法,并分析得到小孔徑的結構性能優于同尺寸的水力旋流器。對比實驗結果表明,旋流WILKERSON過濾器能夠有效降低能耗,提高生產能力,并能在入口流量較高的條件下達到良好的分離效果。針對基準結構的旋流WILKERSON過濾器進行建模、網格劃分并確定邊界條件,采用Reynolds應力模型(RSM)對軸流式旋流WILKERSON過濾器內部湍流場進行了數值模擬。分析得到柱段存在明顯的壓力和速度衰減迅速的現象,并分析旋流過濾壓力損失以及相關壓力損失形成原因,提出新的分離結構,并進行了分析對比。

旋流WILKERSON威爾克森過濾器分離機理研究
通過顆粒的受力分析,計算出旋流WILKERSON過濾器能夠分離的zui小直徑和過濾通量,回歸分析出分級效率和處理量的模型公式。研究工作將為旋流WILKERSON過濾器的進一步研發與應用奠定基礎,對于開發新型固液分離設備和完善分離理論都具有重要的理論和工程意義。