随着对旋流分离技术研究的不断深入,人们对水力旋流器的应用越来越广泛,对它的要求也越来越高,已经取得了很大进展。在以分离效率作为主要衡量指标时,一般选用回流式水力旋流器。随着对水力旋流器低能耗提出更高的要求,特别是单靠一级水力旋流器很难达到分离标准,需要通过多级水力旋流器串并联来实现工业化要求,水力旋流器从原来的终极分离设备变为预分离设备,这种角色的转变是直流式水力旋流器的应用日渐增多的重要原因。本论文结合水力旋流器分离机理及实验研究存在的实际情况,针对区别于常规水力旋流器的新型涡流板入口结构直流式水力旋流器开展了一系列的设计研究和模拟实验,并同返流式水力旋流器进行比较。 设计的两种直流式水力旋流器内的自旋运动是由新型涡流板入口结构引起的,它的性能预测是基于数值计算和大量的实验,通过利用Fluent流体动力学软件,针对旋流器实验样机的主体结构形式,基于RSM模型对内部流场的压力分布、速度分布和流体流动情况,对66mm返流式水力旋流器和70mm直流式(锥型、柱型)水力旋流器进行了模拟分析,为水力旋流器的结构优化设计提供了借鉴。 分别对66mm、75mm返流式水力旋流器和70mm直流式水力旋流器(锥型、柱型)四种水力旋流器进行砂水实验研究,得出各自的生产能力、分离性能及相关参数的变化规律,并进行比较;组成返流式水力旋流器溢流串联系统,进行性能测试,得出系统的分离性能和级效率曲线。 实验结果表明:这种新型入口结构水力旋流器在流体的导旋方面具有独到之处,能很好的形成稳定的流场;同时这种渐缩式入口方式,可将来液的一部分压能逐渐转化为动能,提高了旋流速度,对提高分离效率起到积极作用;采用新型入口的直流式水力旋流器比返流式水力旋流器压降低,处理量大且分离效率略低;组成返流式水力旋流器串联系统相对于单级水力旋流器具有更高的分离性能。