水力旋流器PPT课件
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水力旋流器介绍PPT幻灯片
PDV 旁通
PSV下游 去闭排罐
管线
PDV
污油去
污油罐
8
水力旋流器剖视图
核心部 件水力 旋流管
9
10
水力旋流器工作原理
水力旋流器是重力聚结器的一种，它利用两种液体的 密度差，借助于离心力，使油滴从水中分离出去。
含油污水沿切线方向进入圆筒涡旋段后形成旋流，进 入缩径段后由于截面的改变，使流速增大形成螺旋流态， 由于油和水的密度差，水附着于旋流管壁而油滴向中心移 动。流体进入细锥段后，截面不断缩小，流速继续增加， 离心力也随着增大，小油滴被挤入锥管中心聚合形成油心 ，在净化水沿着旋流管壁呈螺旋线向前流动的同时，低压 区的油芯向后流动并从溢流口排出，而净化水则由集水腔 流出，从而完成了油水分离。 （如下图所示）
如下图所示121314常规水力旋流管结构巨涛改进后水力旋流管结构151617inletoil2000ppmoutletoil3050ppm进口压力600kpag以上18影响水力旋流器分离效果的因素影响水力旋流器分离效果的因素19问题与讨论20水力旋流器在运行中必须控制好两个主要参数1操作必须控制在最大和最小流速之间对于泵送系统必须保持稳定的流速水力旋流器有一个最小速度
11
水力旋流管结构与作用
12
13
常规水力旋流管结构
巨涛改进后水力旋流管结构
14
流态模拟对比
15
改进后的优点
16
巨涛水力旋流管特点
Inlet oil < 20时间很短，占地面积小 适用于重度低于0.92油品 进口压力600kPag以上
17
Outlet oil=30-50ppm
压，差压比通常在1.7~2.0之间。
22
控制逻辑与保护
水力旋流器 (全面精炼版)课件
特 点
构造筒单，无活动部分；体积小，占地面积也小；操作方便； 运行可
靠；生产能力大；成本低；分离的颗粒范围较广，易于实现自动控制。但 能耗较高，分离效率较低。 在化工、石油(油水分离、污水处理等)、轻工、环保、采矿、食品、医 药、纺织与染料业、生物工程及建材等众多领域也已经或正在获得富有成 效的实际应用 。 常采用几级串联的方式或与其他分离设备配合应用，以提高其分离效率。
旋流器结构参数：旋流器柱段直径D、进料口直径d，溢流管直径d，沉砂口直径d、溢流
管插入深度h、圆柱体高度H及锥角a的大小。（已经安装的旋流器可以调整的参数，只有溢流管直
径和沉砂口直径。）
旋流器的结构越好，分离性能越好！
水力旋流器的选择
1、粗分级。 应采用较大直径和较大锥角旋流器。并可在较高给料浓度和较低压力下工 作。由于旋流器的高度较小，离心力较低，较粗颗粒亦可进入到溢流中。 2、细分级和超细分级。
水力旋流器
杨** 2017年4月17日
08:20:20
一、水力旋流器的基本概述
二、水力旋流器பைடு நூலகம்工作原理
三、影响分级效率和分离精度的主要原因
水力旋流器
又称水力旋风分离器、旋液分离器，是 旋流分离器的一种。 是利用离心力来分离 具有一定密度差 以 液体为主(液—液、液—固、液—气等两相或 多相混合物 ) 的悬浮液或乳浊液(液态非均相 混合物)的分离设备。
应采用直径小、锥角亦小的旋流器，以增大颗粒的离心加速度(与半径成
反比)和在器内的停留时间。并采取低的给料浓度和高的给料压力。 3、在满足分离能力的条件下，应该采用尽可能大直径的旋流器。 4、防止大块物料的堵塞，在进料之前加滤网，处理量大时可用并联小旋流 器组。
水力旋流器讲解
按分散相浓度 按有无运动部件
单锥旋流器
用于固-液分离与液-液分离
双锥旋流器
主要用液-液分离
圆柱形旋流器
用于重介质分选
普通旋流器
分散相浓度≤百分之几
分离浓稠介质旋流器 分散相浓度约为20％- 50％
静态/动态
旋流器器壁高速旋转
• 2.4分离效率
分离效率是所有旋流器的最关键性能，对于固-液
分离来说，人们习惯用被分离物料的质量来表示分离
归纳起来，一 般认为水力旋 流器内液体流 动存在四种形 式，即内旋流、 外旋流、盖下 流、循环流。
2.3水力旋流器的分类
分类方法 按分散相类型 按混合物组分密度
种类
说明
固-液旋流器 连续相液体；分散相固体
液-液旋流器
两相均为液体
轻质分散相旋流器 分散相的密度低
重质分散相旋流器 分散相的密度高
按旋流器结构
c= ρd/[ρd/ρc-c(ρd/ρc-1)]
• 密度与质量固-液比之间的关系
c｀= ρd(ρm-ρc)/[ρc(ρd-ρm)]
第二章 水力旋流器的工艺参数
• 2.1水力旋流器的工作原理
• 旋流器是一种利用流体压力产生旋转运动的装置 。当料浆以一定的速度进入旋流器，遇到旋流器 器壁后被迫作回转运动。由于所受的离心力不同 ，料浆中的固体粗颗粒所受的离心力大，能够克 服水力阻力向器壁运动，并在自身重力的共同作 用下，沿器壁螺旋向下运动，细而小的颗粒及大 部分水则因所受的离心力小，未及靠近器壁即随 料浆做回转运动。在后续给料的推动下，料浆继 续向下和回转运动，于是粗颗粒继续向周边浓集 ，而细小颗粒则停留在中心区域，颗粒粒径由中 心向器壁越来越大，形成分层排列。
• 水力旋流器的分离技术是利用密度差进行多相分离 的非均相机械分离过程，因此适用于水力旋流器分 离的物料必须是具有一定密度差的多相液体混合物， 密度差越大，分离过程越容易进行，反之越难。利 用水力旋流器进行分离的液体混合物可以是液-液、 液-固、液-气以及其他三相或多相料液，但其中必 有一相为液体
单锥旋流器
用于固-液分离与液-液分离
双锥旋流器
主要用液-液分离
圆柱形旋流器
用于重介质分选
普通旋流器
分散相浓度≤百分之几
分离浓稠介质旋流器 分散相浓度约为20％- 50％
静态/动态
旋流器器壁高速旋转
• 2.4分离效率
分离效率是所有旋流器的最关键性能，对于固-液
分离来说，人们习惯用被分离物料的质量来表示分离
归纳起来，一 般认为水力旋 流器内液体流 动存在四种形 式，即内旋流、 外旋流、盖下 流、循环流。
2.3水力旋流器的分类
分类方法 按分散相类型 按混合物组分密度
种类
说明
固-液旋流器 连续相液体；分散相固体
液-液旋流器
两相均为液体
轻质分散相旋流器 分散相的密度低
重质分散相旋流器 分散相的密度高
按旋流器结构
c= ρd/[ρd/ρc-c(ρd/ρc-1)]
• 密度与质量固-液比之间的关系
c｀= ρd(ρm-ρc)/[ρc(ρd-ρm)]
第二章 水力旋流器的工艺参数
• 2.1水力旋流器的工作原理
• 旋流器是一种利用流体压力产生旋转运动的装置 。当料浆以一定的速度进入旋流器，遇到旋流器 器壁后被迫作回转运动。由于所受的离心力不同 ，料浆中的固体粗颗粒所受的离心力大，能够克 服水力阻力向器壁运动，并在自身重力的共同作 用下，沿器壁螺旋向下运动，细而小的颗粒及大 部分水则因所受的离心力小，未及靠近器壁即随 料浆做回转运动。在后续给料的推动下，料浆继 续向下和回转运动，于是粗颗粒继续向周边浓集 ，而细小颗粒则停留在中心区域，颗粒粒径由中 心向器壁越来越大，形成分层排列。
• 水力旋流器的分离技术是利用密度差进行多相分离 的非均相机械分离过程，因此适用于水力旋流器分 离的物料必须是具有一定密度差的多相液体混合物， 密度差越大，分离过程越容易进行，反之越难。利 用水力旋流器进行分离的液体混合物可以是液-液、 液-固、液-气以及其他三相或多相料液，但其中必 有一相为液体
水力旋流器.
水力旋流器水力旋流器是水力分级设备中的一种。
与筛分设备严格按照几何尺寸分级不同，它是根据矿粒在运动介质中沉降速度的不同进行分级的。
因此分级效果的决定因素有两个方面，一个是自身重量、另一个是形状。
粒度不同的物料，其受到离心力和相对阻挡力不同。
水力旋流器就是根据这个原理，通过提高颗粒的运动速度来实现分级的。
在回转流中颗粒的惯性离心加速度a与同步运动的流体向心加速度方向相反，数值相等。
即：（1-1）式中：r——圆形分选器的半径，m；ω——回转运动的角速度，rad/s；u——回转运动的切向速度，m/s；因此离心力强度为：（1-2）重力选矿中所用的离心力可比重力大数十倍以上，因此大大强化了分选过程。
水力旋流器是利用回转流进行分级的设备，可以通过调节参数用于分级、浓缩、脱泥。
一它具有结构简单，生产能力大，占地面积小和易于实现自动控制等优点。
现在选煤厂使用的流体分级设备主要为水力旋流器。
一、水力旋流器的结构及工作原理1、水力旋流器的发展据报道，浓缩和脱泥用的水力旋流器最早是在1939-05月发表在世界矿山评论杂志上（比利时里埃芝城），作者德赖森（M.G.Drissen）。
当时被用于浓缩选煤用的黄土悬浮液，结构见图1。
以后经德赖森改进，增设了溢流管。
到1948年传入美国时已具有了现在的结构形式。
我国是在20世纪50年代初开始试验并首先在云锡公司选矿厂获得工业应用。
所有用于分级、浓缩、脱泥的旋流器均是在执行的按颗粒粒度差分离的作业。
给料压力一般在0.06—0.2MPa范围内，在给料口处的流速为5—12m/s。
进入旋流器后由此构成的切线速度将有所降低。
料浆在旋流器内停留时间很短，例如锥觉20°的直径350mm旋流器，内部容积为0.06m³，处理能力为85m³/h,由此可算出料浆在旋流器内的停留时间只有2.5s在如此短的时间内，料浆大约只旋转4—5圈即可排出，而不会象某些资料中介绍的那样做多圈运动（见图2）。
水力旋流器
水力旋流器目录水力旋流器构造及原理：流体运动的基本形式单元参数设计技术参数：水力旋流器简史水力旋流器水力旋流器水力旋流器[1]是利用离心力来加速矿粒沉降的分级设备，它需要压力给矿，故消耗动力大，但占地面积小、价格便宜，处理量大，分级效率高，可获得很细的溢流产品，多用于第二段闭路磨矿中的分级设备。
水力旋流器是用于分离去除污水中较重的粗颗粒泥砂等物质的设备。
有时也用于泥浆脱水。
分压力式和重力式两种，常采用圆形柱体构筑物或金属管制作。
水靠压力或重力由构筑物（或金属管）上部沿切线进入，在离心力作用下，粗重颗粒物质被抛向器壁并旋转向下和形成的浓液一起排出。
较小的颗粒物质旋转到一定程度后随二次上旋涡流排出。
构造及原理：水力旋流器由上部一个中空的圆柱体，下部一个与圆柱体相通的倒椎体，二者组成水力旋流器的工作筒体。
除此，水力旋流器还有给矿管，溢流管，溢流导管和沉砂口。
水力旋流器用砂泵（或高差）以一定压力（一般是0.5～2.5公斤/厘米）和流速（约5～12米/秒）将矿浆沿切线方向旋入圆筒，然后矿浆便以很快的速度沿筒壁旋转而产生离心力。
通过离心力和重力的作用下，将较粗、较重的矿粒抛出。
水力旋流器在选矿工业中主要用于分级、分选、浓缩和脱泥。
当水力旋流器用作分级设备时，主要用来与磨机组成磨矿分级系统；用作脱泥设备时，可用于重选厂脱泥；用作浓缩脱水设备时，可用来将选矿尾矿浓缩后送去充填地下采矿坑道。
水力旋流器无运动部件，构造简单；单位容积的生产能力较大，占面积小；分级效率高（可达80%～90%），分级粒度细；造价低，材料消耗少。
悬浮液以较高的速度由进料管沿切线方向进入水力旋流器，由于受到外筒壁的限制，迫使液体做自上而下的旋转运动，通常将这种运动称为外旋流或下降旋流运动。
外旋流中的固体颗粒受到离心力作用，如果密度大于四周液体的密度（这是大多数情况），它所受的离心力就越大，一旦这个力大于因运动所产生的液体阻力，固体颗粒就会克服这一阻力而向器壁方向移动，与悬浮液分离，到达器壁附近的颗粒受到连续的液体推动，沿器壁向下运动，到达底流口附近聚集成为大大稠化的悬浮液，从底流口排出。
水力旋流器介绍PPT幻灯片
11
水力旋流管结构与作用
12
13
常规水力旋流管结构
巨涛改进后水力旋流管结构
14
流态模拟对比
15
改进后的优点
16
巨涛水力旋流管特点
Inlet oil < 2000ppm
没有移动部件，维护工作量小 停留时间很短，占地面积小 适用于重度低于0.92油品 进口压力600kPag以上
17
Ou理 控制逻辑与保护 操作与维护程序 问题与讨论
25
问题与讨论
1、生产水进口3寸冲洗管线能否有效解决旋流管堵塞问题？ 2、分离后水相出口无回流管线对操作有什么影响？
26
谢 谢！
（2）必须保证足够的背压（ 控制PDV ），以便使油由 溢流口流出。
20
（1）流速的控制
21
（2）差压比PDR控制
水力旋流器应在稳定的排出比条件下工作。排出比太小，分离效 率减低；排出比太大，将导致对排放系统产生不必要的负荷。差压比 主要用来控制排出比，通过控制出口管线上的控制阀（PDV）控制背
影响水力旋流器分离效果的因素
18
控制逻辑与保护
结构与工作原理 控制逻辑与保护 操作与维护程序 问题与讨论
19
控制逻辑与保护
水力旋流器在运行中，必须控制好两个主要参数 ：
（1）操作必须控制在最大和最小流速之间（对于泵送 系统，必须保持稳定的流速）
水力旋流器有一个最小速度。最大流速根据进口压力的升高而 增大。若流速太低，小于最小流速，导致离心力低，不能很好的分离 。因此：水力旋流器必须在最大和最小速度之间工作。
在进口流量和压力一定的情况下，通过调节油出口管 线上的调节阀（PDV)，控制合适的差压比，从而保证分 离效率。（分离的油进污油罐，分离后的水进入CFU进行 进一步处理。）
水力旋流管结构与作用
12
13
常规水力旋流管结构
巨涛改进后水力旋流管结构
14
流态模拟对比
15
改进后的优点
16
巨涛水力旋流管特点
Inlet oil < 2000ppm
没有移动部件，维护工作量小 停留时间很短，占地面积小 适用于重度低于0.92油品 进口压力600kPag以上
17
Ou理 控制逻辑与保护 操作与维护程序 问题与讨论
25
问题与讨论
1、生产水进口3寸冲洗管线能否有效解决旋流管堵塞问题？ 2、分离后水相出口无回流管线对操作有什么影响？
26
谢 谢！
（2）必须保证足够的背压（ 控制PDV ），以便使油由 溢流口流出。
20
（1）流速的控制
21
（2）差压比PDR控制
水力旋流器应在稳定的排出比条件下工作。排出比太小，分离效 率减低；排出比太大，将导致对排放系统产生不必要的负荷。差压比 主要用来控制排出比，通过控制出口管线上的控制阀（PDV）控制背
影响水力旋流器分离效果的因素
18
控制逻辑与保护
结构与工作原理 控制逻辑与保护 操作与维护程序 问题与讨论
19
控制逻辑与保护
水力旋流器在运行中，必须控制好两个主要参数 ：
（1）操作必须控制在最大和最小流速之间（对于泵送 系统，必须保持稳定的流速）
水力旋流器有一个最小速度。最大流速根据进口压力的升高而 增大。若流速太低，小于最小流速，导致离心力低，不能很好的分离 。因此：水力旋流器必须在最大和最小速度之间工作。
在进口流量和压力一定的情况下，通过调节油出口管 线上的调节阀（PDV)，控制合适的差压比，从而保证分 离效率。（分离的油进污油罐，分离后的水进入CFU进行 进一步处理。）
水力旋流器
1．3.2水力旋流器选型结构的确定
在水力旋流器系统中,结构因素中最重要的就是如 何在众多平行运行的水力旋流器中分配浆液。在该系 统中，应该选用一种母管，浆液可以从中心混合室通 过母管呈放射状流入各个水力旋流器。 如果应用“内嵌式”母管，当浆液流经管道时，每 个水力旋流器里的给料都在母管内流动，这样，大质 量的颗粒就会经过第一个水力旋流器而进入最后一个 水力旋流器。因为这些颗粒有足够的能量“拐弯”。 结果导致最后一个水力旋流器中粗糙颗粒的浓度较高。 内嵌式母管的另一个问题是,如果最后一个水力旋流器 关闭的话，母管的末端很可能会由于堵塞而报废。
1．3水力旋流器的选型
1．3.1水力旋流器选型参数的确定 水力旋流器选型的主要任务就是选择水力旋 流器的入口压力和直径。 对于水力旋流器分离分级效果的好坏，主 要取决于分离粒度D50，当水力旋流器的入口压 力一定时，尽量选用小直径的设备，这样必须 增加旋流子的数量和相应的管件、阀门、仪器 仪表等设备，从而增加一次投资。
在石膏一级脱水中，旋流器的目的是浓缩石膏浆液。 旋流器入口浆液的固体颗粒含量一般为15%左右，底流 液固体颗粒物含量可达50%以上，而溢流液固体颗粒物 含量为4%以下，分离浆液的浓度大小取决于石膏颗粒 尺寸分布。底流液送到二级脱水设备真空皮带过滤机 进一步脱水。大部分溢流液返回吸收塔，少部分送至 废水旋流器再分离出较小的颗粒。采用旋流器进行脱 水的另一个特点是，浆液中没有反应的石灰石颗粒的 粒径比石膏小，它倾向进入旋流器的溢流部分再返回 吸收塔，使没有反应的石灰石进一步反应。因此，吸 收塔浆液固体物中石灰石含量略高于最终产物石膏中 的石灰石含量，这样，既有利于获得高脱硫效率，又 可以是副产物中的石灰石含量降到最低程度，提高石 灰石利用率。
水力旋流器
◆溢流管直径
◆在一定范围内增加溢流口直径会导致生产能力的
增加以及分离粒度的增大。溢流口直径应该稍大 于进料口直径，一般地取Do=(1～2)Di (入口直径)。
◆大部分水力旋流器都设计了直径大于溢流管直径
的溢流引出管，发现扩径的溢流引出管(相对于溢 流管直径)会引起切向速度的减小，使得对溢流引 出管磨损的减小，从而增加管道的使用寿命。
◆随着安装倾角的增大(垂直安装时倾角定为90。， 水平安装时定为180。)，水力旋流器的生产能力有 所提高，分离粒度也有所增大。旋流器的高度通 常为三米左右，而这将对旋流器沉砂口产生相当 大的压头。与水平成45 。安装旋流器可大大降低 对沉砂口的压头。以这样安装角度的旋流器的沉 砂口部件的使用寿命比竖直安装的旋流器约长一 倍。
◆内衬磨损
◆由于料浆颗粒对内衬的磨损,在磨机系统,还有一些
小钢球。由于旋流器不同部位的衬里的磨损速率 不一样，一般沉砂口和下锥体的磨损最大，其次 为给矿口，然后才是中间柱体
◆用优质陶瓷材料制造沉砂口和下锥体，以便让其
内衬的使用寿命与给矿口内衬寿命相近。理想的 情形是让所有衬里同一时间磨损完。
◆安装角度
◆柱体长度
◆ 旋流器的柱体长度对旋流器的处理能力影响几乎不大，仅对旋流器的 分选效果有一定的影响，柱体较长，则物料分级时间较长，分级较为 完善。但同时也增加了液体的能耗，影响在锥段的分离效率。简体柱 段长度为H=(0．7—2．0)D。固液分离用水力旋流器的筒体柱段长度 应适当选取大值。
◆短路流
◆当被处理料液进入水力旋流器后，其中一部分沿盖的内表面向中心运
控制要素
◆进料固含
◆
进料固含越高，黏度相对较大,固体颗粒间相互分 离的难度变大，造成“溢流跑粗”、再加上其比 重大,沉降速度快，细颗粒来不及分离就进入底流 了，会造成严重的“底流夹细”现象,影响细粒级 的回收率。当分解氢氧化铝粒度一44μm≥ 25％ 时， 分级已很难保证其底流氢氧化铝粒度合格 。 分级进料密度的调节是通过控制加入到分级进料 料浆中的稀释母液流量来进行的。
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• 结构参数主要有：水力旋流器的直径、给矿 咀尺寸、溢流管的直径、排矿咀的直径、锥 体角度、溢流导管尺寸和安装方式等。
• 工艺参数主要有：进口压力、固相粒度特性、 给矿固体含量、矿物组成和固体密度、液相 密度或矿浆密度、液相粘度或矿浆粘度、温 度等。
c= ρd/[ρd/ρc-c(ρd/ρc-1)]
• 密度与质量固-液比之间的关系
c｀= ρd(ρm-ρc)/[ρc(ρd-ρm)]
第二章 水力旋流器的工艺参数
• 2.1水力旋流器的工作原理
• 旋流器是一种利用流体压力产生旋转运动的装置 。当料浆以一定的速度进入旋流器，遇到旋流器 器壁后被迫作回转运动。由于所受的离心力不同 ，料浆中的固体粗颗粒所受的离心力大，能够克 服水力阻力向器壁运动，并在自身重力的共同作 用下，沿器壁螺旋向下运动，细而小的颗粒及大 部分水则因所受的离心力小，未及靠近器壁即随 料浆做回转运动。在后续给料的推动下，料浆继 续向下和回转运动，于是粗颗粒继续向周边浓集 ，而细小颗粒则停留在中心区域，颗粒粒径由中 心向器壁越来越大，形成分层排列。
归纳起来，一 般认为水力旋 流器内液体流 动存在四种形 式，即内旋流、 外旋流、盖下 流、循环流。
2.3水力旋流器的分类
分类方法 按分散相类型 按混合物体；分散相固体
液-液旋流器
两相均为液体
轻质分散相旋流器 分散相的密度低
重质分散相旋流器 分散相的密度高
按旋流器结构
• 对于互不相溶的多相液体混合物，不管其为液-液、 液-固、液-气混合物，其中的一相构成流体混合物 中的绝大部分，而且这一相中的流体相互之间都是 以分子间的混合相互连接成一种连续的流动流体， 这一相就成为连续相。多相流中组成比较少的、以 多个颗粒状形态存在的、相互之间没有连接成一体 的那种气泡、液滴或固体颗粒，称其为分散相。
。 随着料浆从旋流器 的柱体部分流向锥体部 分，流动断面越来越小， 在外层料浆收缩压迫之 下，含有大量细小颗粒 的内层料浆不得不改表 方向，转而向上运动， 形成内旋流，自溢流管 排出，成为溢流，而粗 大颗粒则继续沿器壁螺 旋向下运动，形成外旋 流，最终由底流口排出， 成为沉砂。
• 2.2旋流器内流体的流动区域与流动类型
• 体积浓度 k=Qd /Q
• 体积固-液比 k｀=Qd/Qc • 质量浓度 c= ρdQd /ρmQ • 质量固-液比 c｀= ρdQd /ρcQc
• 密度与体积浓度之间的关系
k=(ρm-ρc)/(ρm-ρc)
• 密度与体积固-液比之间的关系
k｀=(ρm-ρc)/(ρd-ρm)
• 密度与质量浓度之间的关系
水力旋流器
制作：田文杰 二零一三年三月
目录
绪论 水力旋流器的工艺参数
水力旋流器的结构 水力旋流器的工艺指标计算
水力旋流器的应用 水力旋流器的制造与调试
第一章 绪论
• 1.1 概述
• 水力旋流器是一种分离非均相液体液体混合物的设 备，它是在离心力的作用下根据两相或多相之间的 密度差来实现两相或多相分离的。由于离心力场的 强度较重力场大得多，因此水力旋流器比重力分离 设备的分离效率要大的多。
• 密度 两相流的密度是指单位体积内液体混合物所 具有的质量，以ρ m表示，其单位为㎞/m³两相流的
密度与各相密度之间的关系为：
ρcQC + ρdQd ρm=
Q
• 式中 ρm
•
ρc、 ρd
• QC 、Qd
•
Q
两相流密度； 分别为连续相与分散相的密度； 分别为连续相与分散相的体积流量； 两相流的总体积流量Q=QC + Qd
• 水力旋流器的基本结构见图1-1，由圆柱体、椎体、 溢流口、底流口与进料口组成。
图1-1 水力旋流器的基本结构
• 水力旋流器的应用包括固-液分离、液气分离、固 固分离、液液分离、液气固三相同时分离以及其 他应用。目前水力旋流器还作为一种高效的颗粒 分级设备。单个水力旋流器的直径一般可以从 10mm-2.5m，多数固体颗粒的分离粒度可以小至23μm,单个水力旋流器的处理能力的范围一般为 0.1-7200m³/h，其操作压力一般在0.034-0.6MPa 范围内，较小直径的旋流器通常以较高压力操作。
• 与重力分离设备相比，水力旋流器的优点如下：
• 1.结构紧凑，体积小 • 2.质量轻 • 3.易于设计、安装 • 4.需要的系统配件少 • 5.维修费用低 • 6.易于调节与控制 • 7.较宽的操作范围 • 8.对基础的运动不敏感
1.2分离的基本常识
• 分离过程过程之所以能够进行时由于混合物中待分 离的组分的各种物理化学性质之间，至少存在着某 一种性质上的差异。
按分散相浓度 按有无运动部件
单锥旋流器
用于固-液分离与液-液分离
双锥旋流器
主要用液-液分离
圆柱形旋流器
用于重介质分选
普通旋流器
分散相浓度≤百分之几
分离浓稠介质旋流器 分散相浓度约为20％- 50％
静态/动态
旋流器器壁高速旋转
• 2.4分离效率
分离效率是所有旋流器的最关键性能，对于固-液
分离来说，人们习惯用被分离物料的质量来表示分离
• 水力旋流器的分离技术是利用密度差进行多相分离 的非均相机械分离过程，因此适用于水力旋流器分 离的物料必须是具有一定密度差的多相液体混合物， 密度差越大，分离过程越容易进行，反之越难。利 用水力旋流器进行分离的液体混合物可以是液-液、 液-固、液-气以及其他三相或多相料液，但其中必 有一相为液体
1.3固-液两相流的基本知识
效率
ε=mu/m
式中 mu
底流口处分散相固体颗粒的质量流率，
kg/s ;
m
进口处分散相颗粒的质量流率，kg/s。
实用条件为:分散相颗粒为固体颗粒，被分离的固体颗
粒从底流口排除旋流器。
• 2.5水力旋流器技术中的主要参数
• 影响水力旋流器工作指标的参数可分为两大 类：结构参数和工艺参数。物性参数影响较 小。
浓度 两相流的浓度通常有四种表示方法：一是
单位时间流过的分散相体积与两相流的总体积之比， 称为体积浓度k;二是单位时间流过固-液混合物中的固 体体积与液体体积之比，称为体积固-液比或体积稠度 k｀;三是单位时间流过的分散相质量与两相流的总质 量之比，称为质量浓度c;四是单位时间流过固-液混合 物中的固体质量与水的质量之比，称为质量固-液比或 质量稠度c｀。
• 工艺参数主要有：进口压力、固相粒度特性、 给矿固体含量、矿物组成和固体密度、液相 密度或矿浆密度、液相粘度或矿浆粘度、温 度等。
c= ρd/[ρd/ρc-c(ρd/ρc-1)]
• 密度与质量固-液比之间的关系
c｀= ρd(ρm-ρc)/[ρc(ρd-ρm)]
第二章 水力旋流器的工艺参数
• 2.1水力旋流器的工作原理
• 旋流器是一种利用流体压力产生旋转运动的装置 。当料浆以一定的速度进入旋流器，遇到旋流器 器壁后被迫作回转运动。由于所受的离心力不同 ，料浆中的固体粗颗粒所受的离心力大，能够克 服水力阻力向器壁运动，并在自身重力的共同作 用下，沿器壁螺旋向下运动，细而小的颗粒及大 部分水则因所受的离心力小，未及靠近器壁即随 料浆做回转运动。在后续给料的推动下，料浆继 续向下和回转运动，于是粗颗粒继续向周边浓集 ，而细小颗粒则停留在中心区域，颗粒粒径由中 心向器壁越来越大，形成分层排列。
归纳起来，一 般认为水力旋 流器内液体流 动存在四种形 式，即内旋流、 外旋流、盖下 流、循环流。
2.3水力旋流器的分类
分类方法 按分散相类型 按混合物体；分散相固体
液-液旋流器
两相均为液体
轻质分散相旋流器 分散相的密度低
重质分散相旋流器 分散相的密度高
按旋流器结构
• 对于互不相溶的多相液体混合物，不管其为液-液、 液-固、液-气混合物，其中的一相构成流体混合物 中的绝大部分，而且这一相中的流体相互之间都是 以分子间的混合相互连接成一种连续的流动流体， 这一相就成为连续相。多相流中组成比较少的、以 多个颗粒状形态存在的、相互之间没有连接成一体 的那种气泡、液滴或固体颗粒，称其为分散相。
。 随着料浆从旋流器 的柱体部分流向锥体部 分，流动断面越来越小， 在外层料浆收缩压迫之 下，含有大量细小颗粒 的内层料浆不得不改表 方向，转而向上运动， 形成内旋流，自溢流管 排出，成为溢流，而粗 大颗粒则继续沿器壁螺 旋向下运动，形成外旋 流，最终由底流口排出， 成为沉砂。
• 2.2旋流器内流体的流动区域与流动类型
• 体积浓度 k=Qd /Q
• 体积固-液比 k｀=Qd/Qc • 质量浓度 c= ρdQd /ρmQ • 质量固-液比 c｀= ρdQd /ρcQc
• 密度与体积浓度之间的关系
k=(ρm-ρc)/(ρm-ρc)
• 密度与体积固-液比之间的关系
k｀=(ρm-ρc)/(ρd-ρm)
• 密度与质量浓度之间的关系
水力旋流器
制作：田文杰 二零一三年三月
目录
绪论 水力旋流器的工艺参数
水力旋流器的结构 水力旋流器的工艺指标计算
水力旋流器的应用 水力旋流器的制造与调试
第一章 绪论
• 1.1 概述
• 水力旋流器是一种分离非均相液体液体混合物的设 备，它是在离心力的作用下根据两相或多相之间的 密度差来实现两相或多相分离的。由于离心力场的 强度较重力场大得多，因此水力旋流器比重力分离 设备的分离效率要大的多。
• 密度 两相流的密度是指单位体积内液体混合物所 具有的质量，以ρ m表示，其单位为㎞/m³两相流的
密度与各相密度之间的关系为：
ρcQC + ρdQd ρm=
Q
• 式中 ρm
•
ρc、 ρd
• QC 、Qd
•
Q
两相流密度； 分别为连续相与分散相的密度； 分别为连续相与分散相的体积流量； 两相流的总体积流量Q=QC + Qd
• 水力旋流器的基本结构见图1-1，由圆柱体、椎体、 溢流口、底流口与进料口组成。
图1-1 水力旋流器的基本结构
• 水力旋流器的应用包括固-液分离、液气分离、固 固分离、液液分离、液气固三相同时分离以及其 他应用。目前水力旋流器还作为一种高效的颗粒 分级设备。单个水力旋流器的直径一般可以从 10mm-2.5m，多数固体颗粒的分离粒度可以小至23μm,单个水力旋流器的处理能力的范围一般为 0.1-7200m³/h，其操作压力一般在0.034-0.6MPa 范围内，较小直径的旋流器通常以较高压力操作。
• 与重力分离设备相比，水力旋流器的优点如下：
• 1.结构紧凑，体积小 • 2.质量轻 • 3.易于设计、安装 • 4.需要的系统配件少 • 5.维修费用低 • 6.易于调节与控制 • 7.较宽的操作范围 • 8.对基础的运动不敏感
1.2分离的基本常识
• 分离过程过程之所以能够进行时由于混合物中待分 离的组分的各种物理化学性质之间，至少存在着某 一种性质上的差异。
按分散相浓度 按有无运动部件
单锥旋流器
用于固-液分离与液-液分离
双锥旋流器
主要用液-液分离
圆柱形旋流器
用于重介质分选
普通旋流器
分散相浓度≤百分之几
分离浓稠介质旋流器 分散相浓度约为20％- 50％
静态/动态
旋流器器壁高速旋转
• 2.4分离效率
分离效率是所有旋流器的最关键性能，对于固-液
分离来说，人们习惯用被分离物料的质量来表示分离
• 水力旋流器的分离技术是利用密度差进行多相分离 的非均相机械分离过程，因此适用于水力旋流器分 离的物料必须是具有一定密度差的多相液体混合物， 密度差越大，分离过程越容易进行，反之越难。利 用水力旋流器进行分离的液体混合物可以是液-液、 液-固、液-气以及其他三相或多相料液，但其中必 有一相为液体
1.3固-液两相流的基本知识
效率
ε=mu/m
式中 mu
底流口处分散相固体颗粒的质量流率，
kg/s ;
m
进口处分散相颗粒的质量流率，kg/s。
实用条件为:分散相颗粒为固体颗粒，被分离的固体颗
粒从底流口排除旋流器。
• 2.5水力旋流器技术中的主要参数
• 影响水力旋流器工作指标的参数可分为两大 类：结构参数和工艺参数。物性参数影响较 小。
浓度 两相流的浓度通常有四种表示方法：一是
单位时间流过的分散相体积与两相流的总体积之比， 称为体积浓度k;二是单位时间流过固-液混合物中的固 体体积与液体体积之比，称为体积固-液比或体积稠度 k｀;三是单位时间流过的分散相质量与两相流的总质 量之比，称为质量浓度c;四是单位时间流过固-液混合 物中的固体质量与水的质量之比，称为质量固-液比或 质量稠度c｀。