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选矿用液下渣浆泵固液两相流分析

2019-11-25 10:29:42 admin 21

       在矿山、疏浚行业里,大型液下渣浆泵有着广泛的应用。此类渣浆泵的转速低、流量大,并且输送的料浆浓度高,因此泵的过流件磨损十分严重。

      在矿山行业中所应用的渣浆泵的普遍寿命仅为20~30天,而大型渣浆泵的拆卸与安装十分耗时,频繁的替换过流件会带来很大经济损失,因此提高过流件的使用寿命是国内外学者的重要研究方向之一。而磨损失效的主要原因之一是局部磨损。研究大型液下渣浆泵内部的流动特性,分析产生局部磨损的原因,可以为渣浆泵优化设计提供一定的参考。本文以应用于选矿厂磨矿回路中的重型渣浆泵为研究对象,分析其在不同流量工况和不同颗粒浓度时,浆体在全流道内的流动规律,研究工作如下:

     (1)总结目前固液两相流数值模拟方法,选择合适的计算模型,并对计算模型进行无关性验证。

         结果表明:针对输送浆体高浓度、细颗粒的特点,选择欧拉法进行两相流内部流场计算,不同数量的网格对泵性能影响很小;随着网格数的增多,网格对内部流场的影响也逐渐降低。

     (2)运用CFX软件对渣浆泵内部流场进行两相流数值模拟,分析不同流量工况和不同颗粒浓度对内部流场的影响,着重分析固相体积分数和固相滑移速度分布。

         结果表明:小流量工况下,泵内的流动很不稳定,回流明显增大;颗粒浓度由10%增大到50%,隔舌附近壁面的固相速度升高,前护板壁面的固相体积分数增高,产生局部磨损。

     (3)在SABC磨矿回路中对渣浆泵进行现场试验,观察记录局部磨损严重的位置,验证仿真分析的合理性。

          结果表明:局部磨损的位置分布在叶轮进口位置、护板与护套靠近隔舌的位置和前护板内侧。

     (4)改变渣浆泵的结构,分析不同结构对内部流场的影响,与实际磨损情况进行对比,为磨损优化提供一定的参考。

          结果表明:缩减叶轮进口直径与出口宽度,有效的改善了叶轮进口处的流动,降低了前护板的固相体积分数;去除背叶片能有效的降低隔舌壁面附近固相速度,但前背叶片的去除会引起前护板固相体积分数的增大;前腔间隙的适当增大可以降低壁面的磨损。


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