旋流器分離的對(duì)象是兩相流體。兩相流體是由固相和液相(通常為水)、固相和氣相(通常為空氣)和密度不同而又互不相溶的兩種液體組成。分離固—液兩相流體的旋流器叫水力旋流器,分離固—氣兩相流體的旋流器叫風(fēng)力旋流器,分離液—液兩相流體的旋流器叫液—液旋流分離器或液—液旋流分離管,它們的工作原理和分離過程相同,結(jié)構(gòu)形式也大同小異。
旋流器作為一種常見的分離分級(jí)設(shè)備,其工作原理是離心沉降。當(dāng)待分離的兩相(或三相)混合液以一定壓力從旋流器周邊切向進(jìn)入旋流器內(nèi)后,產(chǎn)生強(qiáng)烈的三維橢圓型強(qiáng)旋轉(zhuǎn)剪切湍流運(yùn)動(dòng)。由于粗顆粒(或重相)與細(xì)顆粒(或輕相)之間存在著粒度差(或密度差),其受到的離心力、向心浮力、流體曳力等大小不同,受離心沉降作用,大部分粗顆粒(或重相)經(jīng)旋流器底流口排出,而大部分細(xì)顆粒(或輕相)由溢流管排出,從而達(dá)到分離分級(jí)的目的。
旋流器是一種利用流體壓力產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置。當(dāng)料漿以一定的速度進(jìn)入旋流器,遇到旋流器器壁后被迫作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于所受的離心力不同,料漿中的固體粗顆粒所受的離心力大,能夠克服水力阻力向器壁運(yùn)動(dòng),并在自身重力的共同作用下,沿器壁螺旋向下運(yùn)動(dòng),細(xì)而小的顆粒及大部分水則因所受的離心力小,未及靠近器壁即隨料漿做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在后續(xù)給料的推動(dòng)下,料漿繼續(xù)向下和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),于是粗顆粒繼續(xù)向周邊濃集,而細(xì)小顆粒則停留在中心區(qū)域,顆粒粒徑由中心向器壁越來越大,形成分層排列。
隨著料漿從旋流器的柱體部分流向錐體部分,流動(dòng)斷面越來越小,在外層料漿收縮壓迫之下,含有大量細(xì)小顆粒的內(nèi)層料漿不得不改表方向,轉(zhuǎn)而向上運(yùn)動(dòng),形成內(nèi)旋流,自溢流管排出,成為溢流,而粗大顆粒則繼續(xù)沿器壁螺旋向下運(yùn)動(dòng),形成外旋流,***終由底流口排出,成為沉砂。
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