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目 录1

第1章 绪论1

1.1 概述1

1.2 分离的基本常识与分类2

1.3 流体旋转运动的基本知识3

1.3.1 有旋运动与无旋运动3

1.3.2 旋转流体的能量方程5

1.3.3 强制涡与自由涡运动的速度方程6

1.4 固－液两相流的基本知识6

1.4.1 连续相与分散相6

1.4.2 密度7

1.4.3 浓度7

1.4.4 密度与体积浓度之间的关系7

1.4.5 密度与体积固－液比之间的关系7

1.4.6 密度与质量浓度之间的关系7

1.4.8 黏度8

1.4.7 密度与质量固－液比之间的关系8

1.5 两相流动过程中的分离原理9

1.5.1 颗粒在流体中运动时的流体曳力9

1.5.2 两相流中的受力分析10

参考文献11

第2章水力旋流器内的流体流动12

2.1 概述12

2.2 水力旋流器的工作原理12

2.3 旋流器内流体的流动区域与流动类型14

2.4 水力旋流器内的流速分布简介15

2.4.1切向流速分布15

2.4.2 轴向流速分布17

2.4.3径向流速分布18

2.5旋流器内的短路流与循环流20

2.6 停留时间分布21

2.7 空气柱23

2.7.1 空气柱的产生23

2.7.2 空气柱的大小与空气柱内的流动25

2.7.3 空气柱的形状26

2.8 涡流运动中的压力分布27

2.9 最大切线速度轨迹面28

参考文献29

第3章水力旋流器的工艺参数31

3.1 概述31

3.2 水力旋流器的分类31

3.2.1 按分散相类型分类32

3.2.2 按混合物组分密度分类32

3.2.3 按水力旋流器的结构分类32

3.2.4按分散相浓度分类33

3.2.5 按有无运动部件分类33

3.2.6 按用途分类34

3.3 分离效率34

3.3.1 （总）分离效率ε34

3.3.2 折算分离效率36

3.4（分）级效率与迁移率37

3.5分割效率（cut size）与分级精度（classification sharpness）39

3.6 压力降40

3.7 水力旋流器技术中的主要参数41

3.7.1 基本结构参数41

3.7.2 物性参数42

3.7.3 操作参数42

3.7.4 性能参数45

3.8旋流器的能耗与节能46

参考文献47

第4章水力旋流器的结构48

4.1 概述48

4.2 水力旋流器的组合结构类型48

4.2.1 长锥型旋流器49

4.2.2短锥型旋流器49

4.2.3 长柱型旋流器50

4.2.4短柱型旋流器51

4.3.1进料管结构52

4.2.5全柱型旋流器52

4.3 水力旋流器的局部结构类型52

4.3.2溢流管结构53

4.3.3旋流器器壁结构56

4.3.4底流管结构60

4.4水力旋流器的内件65

4.4.1 带导向装置的旋流器65

4.4.2 圆柱段带螺旋导向叶片结构的旋流器66

4.4.3 带涡流发生器的轴向旋流器66

4.4.4 带挡板的旋流器66

4.4.5 中心带固棒的旋流器66

4.4.6 溢流管外带旋转叶轮的旋流器67

4.4.7 内带空气导管的旋流器68

4.4.8 内部具有小旋流器的旋流器68

4.4.9 带弹簧振子的旋流器69

4.5.1 磁力水力旋流器70

4.5 特殊形式的水力旋流器70

4.4.10 内部增加卸料螺旋的水力旋流器70

4.5.2磁流体水力旋流器71

4.5.3 电化学水力旋流器71

4.5.4充气水力旋流器72

4.5.5 气液水力旋流器72

4.6类水力旋流器73

4.6.1 液－液－固三相分离装置73

4.6.2旋流式浮选器73

4.6.3 喷射式浮选槽74

4.6.4旋流动态薄层气压过滤机74

4.7 常见的几种旋流器74

参考文献75

第5章水力旋流器的工艺指标计算80

5.1 水力旋流器中的压降80

5.1.1 基于最大切线速度轨迹面法的压降计算80

5.1.2 Ta rjan的等压面法83

5.1.3 空气柱界面法84

5.1.4经验公式85

5.2 生产能力的理论计算法86

5.2.1 基于最大切线速度轨迹面法的生产能力计算式86

5.2.2 波瓦洛夫[6]的空气柱界面法87

5.3 生产能力的经验关联式法88

5.3.1达尔斯特罗姆（D A Dahlstrom）计算式88

5.3.2 普里特（L.R.Plitt）计算式89

5.3.3 Lynch和Rao的计算式89

5.3.4 Arterburn的计算式90

5.3.5 Mular和Jull的计算式90

5.3.6 陈炳辰等的公式90

5.4 应用效果对比90

5.4.1 最大切线速度轨迹面法计算示例91

5.4.2 几种生产能力计算方法的应用效果比较92

5.4.3 Plitt计算方法与Lynch和Rao方法的比较94

5.5 旋流器的产物分配计算96

5.5.1 分股比（流量分配）的经验模型97

5.5.2 流量比的经验模型98

5.5.3 水量比的经验模型99

5.5.4 物料衡算法100

5.5.5 实际应用效果103

参考文献105

第6章水力旋流器的分离性能计算107

6.1 水力旋流器分离性能指标的定义及其相互间的关系108

6.1.1 分离效率108

6.1.2折算分离效率109

6.1.3 级效率与迁移率110

6.1.4 分离粒度与分级粒度111

6.1.5 基本关系112

6.2 折算分离效率曲线与折算迁移率曲线113

6.2.1 Plitt模型113

6.2.2 Lynch模型113

6.2.4 Colman＆Thew模型114

6.2.5 Martins模型114

6.2.3 Antunes＆Medronho模型114

6.2.6分析模型115

6.3计算分离粒度的平衡轨道法115

6.3.1 最大切线速度轨迹面法116

6.3.2 内旋流法117

6.3.3 零轴向速度包络面法118

6.3.4 外旋流法119

6.4 计算分离粒度的停留时间法120

6.4.1 Rietema计算式120

6.4.2 Holland-Batt120

6.5 计算分离粒度的挤流排料法121

6.6 计算分离粒度的两相湍流法121

6.7.2 Yoshioka ＆Hotta模型122

6.7.3 Lynch模型122

6.7 计算分离粒度的回归模型法122

6.7.1 Dahlstrom模型122

6.7.4 Plitt模型123

6.7.5 Mular＆Jull模型124

6.7.6 Arterburn模型124

6.7.7 Antunes模型125

6.7.8 Svarovsky模型125

6.8 液－液分离中的分割尺寸计算125

6.8.3 分析模型126

6.8.1 Thew的模型126

6.8.2 Martins模型126

6.9 水力旋流器分离性能模型的应用与对比127

6.9.1 分级效率与迁移率127

6.9.2 分离粒度的预测129

6.9.3 旋流器的串联与并联130

参考文献132

第7章水力旋流器内流场与分离性能的解析求解135

7.1 概述135

7.2.1 固－液旋流器136

7.2 旋流器内连续相流体的内流场求解136

7.2.2 液－液旋流器（轻质分散相）141

7.3 流场计算结果分析144

7.3.1 固－液旋流器144

7.3.2 液－液旋流器147

7.4 液－液旋流器的分离效率模型149

7.4.1 基本假定149

7.4.2 单锥旋流器的分离效率（迁移率）模型150

7.4.3 双锥旋流器的分离效率（迁移率）模型152

7.5 分离效率（迁移率）的理论计算结果156

7.5.1 对比基准156

7.5.2 对比结果156

7.5.3 分析模型的进一步预测158

7.5.4 分离模型结果在实际操作过程中的应用162

7.5.5 液－液旋流器分割尺寸的理论预测163

参考文献165

8.1.1 连续相液体的湍流数学模型167

8.1 两相湍流的数值模拟167

第8章 水力旋流器技术中的其他问题167

8.1.2 水力旋流器内分散相颗粒运动的数学描述169

8.1.3 计算流体力学方法的应用170

8.2 重介质旋流器174

8.2.1 概况174

8.2.2 重介质悬浮液的特性和要求176

8.3 水力旋流器设计中需要注意的一些问题180

8.3.1 旋流器尺寸对旋流器性能的影响181

8.3.2 旋流器分离系统设计的基本原则182

参考文献183

第9章水力旋流器应用185

9.1 应用范围185

9.1.1 澄清185

9.1.2 浓缩186

9.1.3 颗粒分级186

9.1.4 颗粒分选187

9.1.7 三相同时分离189

9.1.6 气液分离189

9.1.5 液－液分离189

9.2 旋流器的并联与串联190

9.2.1 水力旋流器的并联190

9.2.2 旋流器的串联191

9.3 水力旋流器与其他分离设备的联用193

参考文献195

第10章水力旋流器在工业中的应用196

10.1 水力旋流器在造纸工业中的应用196

10.1.1 前向式水力旋流器197

10.1.2 反向式水力旋流器200

10.2 水力旋流器在煤炭工业中的应用201

10.2.1 重介质选煤202

10.2.2 水介质选煤211

10.3 水力旋流器在选矿工业中的应用214

10.3.1 在磨矿中的典型流程214

10.3.2 用水力旋流器中选矿217

10.4 水力旋流器在非金属矿加工和超细粉体技术中应用218

10.4.1 精细分级用旋流器的结构特征219

10.4.2 水力旋流器在高岭土生产中的应用222

10.4.3 水力旋流器在氧化铝生产中的应用224

10.5 水力旋流器在食品工业中的应用226

10.5.1 淀粉加工业226

10.5.2 其他方面231

10.6 水力旋流器在石油工业中的应用233

10.6.1 地面上的应用234

10.6.2 井下应用238

10.6.3 钻井液的固控240

10.7 水力旋流器在化学工业中的应用241

10.7.1 逆流晶浆增稠241

10.7.2 重碱浆液浓缩－澄清241

10.7.3 密封液除杂242

10.8 水力旋流器在陶瓷工业中的应用242

参考文献243

11.1.1 磨损情况245

11.1 水力旋流器的磨损245

第11章 水力旋流器的制造与调试245

11.1.2 磨损机理247

11.2 材料247

11.2.1 金属材料248

11.2.2 无机非金属材料248

11.2.3有机材料249

11.2.4复合材料250

11.3 制造技术251

11.3.1 水力旋流器在制造上的要求251

11.3.2材料选择252

11.3.3 安全性252

11.3.4 常用的制造方法253

11.4 安装技术254

11.4.1 水力旋流的放置方式254

11.4.2 管汇布置255

11.5.2 淹没底流孔的设计256

11.5.1 平衡设计的水力旋流器的工作特点256

11.5 工作点的调试及堵塞现象256

11.5.3进入水力旋流器的工作压力调节257

11.5.4 水力旋流器的工作点调试257

11.5.5 旋流器的底流排出形状259

参考文献260

第12章 典型水力旋流器简介261

12.1 NATCO公司水力旋流器261

12.1.1 OilspinAV液－液水力旋流器261

12.1.2 Mozley Sandspin固－液水力旋流器262

12.1.3 Mozley Wellspin井口除砂器263

12.1.4 Mozley水力旋流器的布置方式264

12.2 Krebs Engineers公司水力旋流器265

12.2.1 用于细粒分级的大直径Krebsg MAX型旋流器265

12.2.2 Krebs D系列标准旋流器266

12.3 Conoco Specialty Products Inc．公司水力旋流器269

参考文献270

符号说明271