顆粒旋轉強化廢水旋流分離機理研究

《顆粒旋轉強化廢水旋流分離機理研究》是依託上海師範大學，由何鳳琴擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：顆粒旋轉強化廢水旋流分離機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：何鳳琴
• 依託單位：上海師範大學

項目摘要

廢水污染物分離處理工藝流程中廣泛存在著三維旋流分離場，懸浮顆粒在旋流分離場中的自轉和公轉運動對分離處理過程有著巨大影響。本課題將懸浮顆粒在旋流分離場中的三維旋轉運動作為研究對象，通過CFD流場模擬技術和V3V（體三維速度測量系統）流場測試技術得到典型操作工況下的流場信息、分離性能信息和懸浮顆粒公轉信息等；通過三維高速攝像技術研究旋流分離場中不同物性懸浮顆粒、不同結構旋流器在典型操作工況下的旋流運動規律，探索懸浮顆粒維旋轉特性隨三維旋轉流場的協同變化規律及其對旋流分離性能的作用機理；開發出一種基於調控顆粒旋轉的適用於處理含固態無機顆粒污染物廢水的的旋流控制技術和設備。本項目的完成將為學者認識廢水旋流分離機理提供一個新的思路，為調控旋流分離性能提供一種新的方法。

結題摘要

針對多相流旋流分離處理工藝流程中廣泛存在的三維旋流分離場，微粒自轉和公轉運動對分離工藝處理效果的影響。本項目開展了旋流分離流場的模擬和測試實驗研究，以及顆粒自轉的測試和理論分析研究。採用一維和二維高速攝像技術測量出了旋流分離場中顆粒的自轉和公轉速度，採用CFD流場模擬技術和體三維流場測速儀V3V測定三維流場結構。探索得出顆粒自轉速度受分離處理工藝過程的操作工況、物料顆粒形狀係數、流場中湍流、顆粒在流場中的位置的綜合影響，顆粒自轉速度既具有規律性也表現出隨機性；三維旋轉流場模擬和測試發現流體的切向速度和軸向速度隨進口流速的增加而增大，切向速度和徑向速度的最大值均出現在準自由渦和強制渦的交界面附近；溢流出口-進口壓降越小，切向速度越大， 軸向速度越小，主分離區的徑向速度越大。根據實測的流場分布，對Bloor & Ingham 流函式模型進行了修正，建立了對應的修正公式。結合Bloor & Ingham修正公式和旋流分離場中的顆粒進行受力分析，建立了基於流場耦合的顆粒自轉預測數學模型。顆粒自轉與公轉產生了作用於顆粒上質點的周期性強耦合離心力，有助於含油廢催化劑顆粒孔隙中的污染物向外遷移，從而提高旋流分離工藝的除油效率。