【摘要】由于濃縮機(jī)布料裝置直接影響絮凝劑聚合效果以及出料分布。針對(duì)目前許多設(shè)計(jì)單位將流速作為影響布料效果主要因素的情況，本文以國(guó)外某新型高效濃縮機(jī)布料裝置為例，利用流體分析軟件Fluent，主要研究流速對(duì)布料的影響。

【關(guān)鍵詞】布料裝置；流速；Fluent

前言

濃縮機(jī)是一種連續(xù)工作的濃縮和澄清設(shè)備，它主要用于濕式選礦作業(yè)中精礦濃縮和尾礦脫水，也廣泛用于各行業(yè)中含固料漿液的濃縮和凈化[1]。由于高效濃縮機(jī)布料裝置直接影響絮凝劑聚合效果以及出料分布，因此關(guān)于濃縮機(jī)布料裝置的研究也越來(lái)越多。針對(duì)目前許多設(shè)計(jì)單位將流速作為影響布料效果主要因素的情況，本文以一種國(guó)外某新型高效濃縮機(jī)布料裝置為例，利用流體分析軟件Fluent，主要研究流速對(duì)布料的影響。

1、計(jì)算模型

根據(jù)一種國(guó)外某新型高效濃縮機(jī)布料裝置結(jié)構(gòu)建立分析模型[2-3]。本文采用PRO/E實(shí)體建模，利用PRO/E中的實(shí)體減法，即先建立外圍最大的實(shí)體模型，再減去布料筒的實(shí)體體積，得到流體場(chǎng)三維模型。如圖1所示先建立圖1a）三維模型，用最大外圍實(shí)體體積減去圖1a）中的實(shí)體即可得到圖1b）中的流體場(chǎng)模型，圖中B為布料筒入料口位置，A為布料筒內(nèi)凸臺(tái)截止的位置。

對(duì)圖1b）模型導(dǎo)入相關(guān)前處理軟件，設(shè)置邊界條件。布料裝置的正常工作環(huán)境為一個(gè)大氣壓，且工作空間并非密封結(jié)構(gòu)，因此流體場(chǎng)中除了液體流動(dòng)還具有空氣流動(dòng)。綜合考慮以上因素，對(duì)模型進(jìn)行如下邊界條件設(shè)置：1）設(shè)置速度場(chǎng)入口velocity-inlet，作為液體流入端；2）設(shè)置空氣壓力入口pressure-inlet，保持操作環(huán)境為一個(gè)大氣壓；3）設(shè)置一個(gè)壓力出口pressure-out，作為布料出口。設(shè)置好的模型如圖2所示。

2、模擬計(jì)算

由于本文主要用于尋找流速對(duì)布料的影響規(guī)律，且實(shí)際礦漿的各項(xiàng)參數(shù)難以得到，因此模擬計(jì)算中采用水為液相介質(zhì)。將圖2中模型導(dǎo)入Fluent，設(shè)置求解器、湍流模型等參數(shù)，最后設(shè)置求解時(shí)間和步長(zhǎng)，即可得到不同流速下布料分布云圖。由于網(wǎng)格的劃分以及混合模型的選用對(duì)計(jì)算精度影響很大，因此需要進(jìn)行多次確定才能得到合理的網(wǎng)格大小以及選用合適的混合模型。另外由于每個(gè)模型計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)且為瞬態(tài)模型，因此需要設(shè)置自動(dòng)保存時(shí)間或步長(zhǎng)，以監(jiān)視不同時(shí)刻的計(jì)算結(jié)果。

3、計(jì)算結(jié)果分析

通過(guò)改變?nèi)肟谔幰后w流速，可以得到不同流速下，出口處布料分布。由于模型較大，每個(gè)模型的計(jì)算時(shí)間均達(dá)到30個(gè)小時(shí)以上。出口處液相的體積分?jǐn)?shù)在不同流速下的分布如圖3所示（各圖中圖例顯示范圍的最大值不同）。由圖可以看出從入口速度從0.4m/s-5.0m/s，出口處液體體積分?jǐn)?shù)分布不是很均勻，有較大的集中該位置位于圖1a）中A點(diǎn)所示位置的下方。但是我們也可以很明顯的看出，出口處液體的體積分布很相似，隨著液體流速的增加，出口的液體分布只是在原有分布比例上，體積分?jǐn)?shù)有所增加，整體比例分布變化不大。

綜上，可以看出隨著速度的增加，出口處液體的分布并沒(méi)有趨向于均勻分布，此外考慮濃縮機(jī)本身的處理能力，只通過(guò)增加液體流速來(lái)改善分布的做法也是不可取的，還需要考慮結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)布料的影響。

4、結(jié)論

由于本文采用液體介質(zhì)是水，模擬的結(jié)果與實(shí)際的工作情況有所偏差，但是流速對(duì)布料分布的影響還是可取的。給料速率影響的是體積分?jǐn)?shù)的增加，而對(duì)比例分布的影響較小?？傊芯坎剂涎b置布料效果的影響，不能只依靠給料速率，還要綜合考慮結(jié)構(gòu)等因素對(duì)其影響。

參考文獻(xiàn)

[1]姜發(fā)林.濃縮機(jī)的開(kāi)發(fā)與研制[J].選礦機(jī)械，1992，（1）.

[2]Ian Arbuthnot.CFD Modeling Proves up Novel Ideas in Thickener Feedwell Design Output Australia 2007，（12）

[3]Richard Jenner.Sustainability –through modernisation and optimisation Output Australia 2009，（6）

作者簡(jiǎn)介

郭躍久：1982年3月，男，工程師，北方重工集團(tuán)有限公司礦山機(jī)械分公司主任設(shè)計(jì)師，研究方向?yàn)楣桃悍蛛x工藝及裝備。