发明名称 固-固分离水力旋流器参数的数值模拟优化方法
摘要 本发明涉及水力旋流器的设计与制造技术领域,一种固‑固分离水力旋流器参数的数值模拟优化方法,主要包括以下操作步骤:确定水力旋流器的基本直径;确定水力旋流器其他结构参数;二次正交旋转组合试验方案设计;操作参数数值模拟与试验优化;正交试验方案设计;结构参数数值模拟与试验优化。本发明克服现有技术中的缺点与不足,提供一种以水力旋流器分离性能为目标,对固‑固分离水力旋流器的操作参数和结构参数进行多变量多目标参数优化的方法,从而简单、经济、高效的实现水力旋流器的参数优化,显著提高水力旋流器的分离性能,提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量。
申请公布号 CN105843998A 申请公布日期 2016.08.10
申请号 CN201610157301.4 申请日期 2016.03.18
申请人 石河子大学 发明人 冯静安;王卫兵;应锐;唐小琦;邱艳军;张亭;孟红霞;但建明
分类号 G06F17/50(2006.01)I 主分类号 G06F17/50(2006.01)I
代理机构 乌鲁木齐合纵专利商标事务所 65105 代理人 汤洁
主权项 一种固‑固分离水力旋流器参数的数值模拟优化方法,其特征在于主要包括以下操作步骤:第一,确定水力旋流器的基本直径:根据矿石密度δ、单个水力旋流器生产能力范围q<sub>m</sub>、分级粒度d<sub>95</sub>、矿浆质量浓度C<sub>w</sub>、给矿压力ΔP<sub>m</sub>,按公式(1)、公式(2),确定水力旋流器直径范围,并按中值选取水力旋流器基本直径D;公式(1):D=19.5q<sub>m</sub><sup>0.5</sup>ρ<sub>m</sub><sup>0.25</sup>ΔP<sub>m</sub><sup>‑0.25</sup>(mm);其中ρ<sub>m</sub>:矿浆密度,t/m<sup>3</sup>;q<sub>m</sub>:生产能力,m<sup>3</sup>/h;ΔP<sub>m</sub>:给矿压力,MPa;公式(2):<img file="FDA0000945121160000011.GIF" wi="669" he="135" />其中:δ:矿石密度,t/m<sup>3</sup>;C<sub>w</sub>:矿浆质量浓度,%;第二,确定水力旋流器其他结构参数:圆柱段长度H、入口直径d<sub>i</sub>、入口长宽比L/B、溢流管插入深度h、溢流口直径d<sub>o</sub>、底流口直径d<sub>u</sub>、锥角θ,具体计算公式如下:公式(3):圆柱段长度:H=1.15D;公式(4):入口直径:d<sub>i</sub>=0.2D;公式(5):入口长宽比:L/B=0.44;公式(6):溢流管插入深度:h=0.65D;公式(7):溢流口直径:d<sub>o</sub>=(0.20~0.30)D;根据矿石中精矿与杂质比例高低取值,比例较大时取值较大;公式(8):底流口直径:d<sub>u</sub>=(0.25~0.75)d<sub>o</sub>;根据底流中杂质与溢流中精矿比例取值,比例较大时取值较大;公式(9):锥角:θ=15°,d95≤45μm;θ=20°,d95>45μm;第三,二次正交旋转组合试验方案设计:应用试验设计软件,以入口速度v<sub>i</sub>、矿浆质量浓度C<sub>w</sub>和颗粒粒度P<sub>g</sub>为影响因素,以压力降ΔP、溢流浓度C<sub>wo</sub>、溢流纯度P<sub>uo</sub>为响应指标,设计三因素五水平二次正交旋转组合试验方案;第四,操作参数数值模拟与试验优化:应用数值模拟软件,按照第三步确定的试验方案进行数值模拟,然后将数值模拟结果通过试验设计软件进行多变量多目标优化,得到入口速度v<sub>i</sub>、矿浆浓度C<sub>w</sub>、颗粒粒度P<sub>g</sub>的优化组合方案;第五,正交试验方案设计:应用试验设计软件,以水力旋流器溢流口直径d<sub>o</sub>、底流口直径d<sub>u</sub>、锥角θ、溢流管插入深度h为影响因素,以压力降ΔP、溢流浓度C<sub>wo</sub>、溢流纯度P<sub>uo</sub>为响应指标,设计四因素三水平正交试验方案;第六,结构参数数值模拟与试验优化:应用数值模拟软件,按照第五步确定的试验方案进行数值模拟,数值模拟中的入口速度、矿浆浓度和颗粒粒度按照第四步中的优化结果取值,然后将数值模拟结果通过试验设计软件进行分析,确定水力旋流器溢流口直径d<sub>o</sub>、底流口直径d<sub>u</sub>、锥角θ、溢流管插入深度h的优化组合方案。
地址 832000 新疆维吾尔自治区石河子市北四路石河子大学机械电气工程学院机械系