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维普资讯 2004Vo1．14No．3 过滤与分离 JournalofFiltration Separation 旋流器流场和结构对分离性能影响的研究进展 王志斌，陈文梅，褚 良银 ，王升贵 (四川大学 化工学院，四川 成都 610065) 摘 要 ：综合介绍国内外对旋流器的流场研究和结构研究进展 ，分析 了影响旋流器分 离性能和 能耗的主要 因素 ．提 出利用人工神经网络的BP模型运用于旋流器研究中，并对其发展进行 了 展望。 关键词：分离旋流器；流场 ；结构参数；人工神经网络 中图分类号：TQ028．4’6 文献标识码：A 文章编号：1005-8265(2004)03-0001--03 水力旋流器是一种广泛用于选矿、石油 、化工 、 速仪 (LDA)对水力旋流器的三维速度进行了系统测 医药 、食品等工业的分级分离设备 ，可以用来澄清、浓 定 ，测试结果表明切向速度与轴向速度与Kelsall近似 ， 缩、洗涤、分级等单元操作。它的结构虽然简单 ，但其流 而径向速度分布却在很大的不同，即在半 自由涡区域 体动力学行为却十分复杂．许多专家学者对水力旋流 径向速度与切向速度沿径 向有相似的分布规律 ，即从 器一般是把影响其分离性能的众多参数采用理论与经 器壁 内向，径向速度渐增，只是在锥体部分上部锥壁 验或半经验相结合的方法来研究 ．而且主要集中于流 处 。径向略有增加，但最大径向速度仍在靠近空气柱 场和结构参数研究、分离理论模型研究等方面，虽然都 处。李琼6[1采用二维激光仪2D，LDA一10对径向速度进 取得了很大的发展．但却都是针对某一特定条件而进 行了实测。得出径向速度分布状态 ，即从旋流器边壁到 行。其通用性不是很好。本文提出拟采用人工神经网络 轴心不断增大，在接近空气柱边壁达到最大值 ，然后又 的非线性影射．完成旋流器不同条件下结构与操作参 急剧降低：靠近空气柱 区域径向分速度变化幅度大 。靠 数的优选 ，为研究、设计和使用提供一种新方法。 近器壁的区域的径向分速度变化幅度小。雷明光等171利 1旋流器流场的研究进展 用动态分析仪对径向速度实测结果表明：径向分速度 充分认识旋流器 内流体流场对认识旋流器的分离 在靠近边壁处表现为指向边壁 ．而在中心部分则表现 机理、提高分离效率、寻找最佳结构等方面都具有十分 为指向中心。褚 良银8【9·】利用粒子动态分析仪 (PDA)Xr]- 重要意义。所以许多学者在这方面进行了大量的理论 旋流器的颗粒径向分布进行了实测 ．得出在旋流器锥 分析和实测研究。Kelsall[~】曾用光学方法测定了透明水 段各截面上。固相颗粒浓度分布规律 。且与李琼的测试 力旋流器中介质的切向速度和轴向速度 ．分析了径向 结果相似：即在旋流器柱段区域 内．固相颗粒的径向速 速度分布并得出径向速度分布规律。即在旋流器边壁 度方向是由旋流器中心指向器壁 ．只是在柱锥交接处 处径向速度最大。向中心逐渐减少。在某一半径处为 附近 ，由于旋流涡的存在，其方向出现了个别轻微的紊 零。他提出水力旋流器存在三维流场这一结论已被广 乱。并且褚 良银等阎利用PDA对旋流器的固相颗粒浓度 泛接受．在后续的研究中HSIEH等人用先进的LDV技 分布规律进行了实测 ．结果表明悬浮液的最大浓度不 术来测量内流场[21-441，并将结构与理论相结合 。以期对 是出现在 以往通常认为的靠近旋流器器壁处附近 ．而 内流场的分布特性有更清楚的认识。最近的许多学者 是出现在固相颗粒速度为零处 ，这一现象提醒我们 。应 径向