1.3浮选柱
浮选柱也是一种专门用来选择矿物质的设备。浮选柱早在上世纪六十年代就开始应用,只不过由于气泡发生器设计的并不好,始终无法很好的产生气泡,就使得浮选柱并没有广泛的运用。浮选柱的气泡产生器位于柱体下端,矿物由上部倒入。其原理和上面介绍的浮选机差不多,也是通过重力和浮力的相互作用来实现矿粒的分离。所以气泡发生器才是浮选柱工作的关键所在,如果气泡发生器无法正常工作产生气泡,浮选柱也就无法分离矿物质。
2.流体力学在选矿设备中的应用
浮选机的工作原理是利用气泡产生的浮力和矿物质本身的重力实现矿粒分离,分离的过程中就需要大量的气泡,气泡发生器正是大量产生气泡的设备。通常我们都把气泡发生器分为两类,即外部发生器和内部发生器这两类。
外部气泡发生器也有两种,通常用的是气水喷射型。它是把压缩空气和水一起混合,通过喷头直接喷入浮选机内,再通过分流孔将水流分开,从而产生气泡。
顾名思义,内部气泡发生器是将有孔介质固定在浮选机内部,然后冲入空气,通过介质的孔向外喷出气泡。内部气泡发生器常常出现问题,原因在于有孔介质放在浮选机内部,很容易被矿粒堵塞和结垢,使浮选机无法正常工作,现在已经很少采用这种方法了。
上述两种气泡发生器都是以往一直被使用的。但毕竟它的结构太过复杂容易出现问题,而且能量消耗也不小。目前被广泛采用的是另一种更加先进的设备――微泡发生器。这种气泡发生器利用了流体力学的原理,首先流体在其内部分散开来,在后半段又重新成为连续相。微泡发生器动力消耗小,产生气泡效率高,矿化充分,而且使用寿命长,大大节省了维护费用。
目前较为先进的浮选机是德国制造的切向喷射浮选机,其也是利用流体力学的原理进行选料。它有两个槽室,一个收集精矿,一个用作分离室。矿浆沿着切线方向射入容器,从而产生旋转,和气泡结合的矿物质浮力大,向上运动。没有结合水的矿粒则向下沉降,最后通过底部排出。
3.分析
流体力学在选矿中起着极其重要的作用。随着采矿业的发展,流体力学也被广泛应用在选矿设备中,对矿的开采、选矿的发展起着至关重要的推动作用。像浮选机中的气泡发生器、旋流器这些设备,都是流体力学应用的典型。但是选矿中的流体力学应用还是比较局限的,仍然存在着诸多问题,像旋流器中的湍流运动,就是一个十分复杂的三维立体运动,其内部的运动规律还没有办法完全弄清楚。如果可以结合实验,将湍流运动的数据通过计算,用数值模拟来解决旋流器内部矿浆流动问题,就能大大推动湍流运动在选矿上的应用。 论流体力学在选矿中的应用 篇2
摘要:
工程流体力学在工程中广泛应用,本文对工程流体力学的背景,发展,内容,应用,分支和前景做了简单介绍。
关键词:
工程流体力学 发展史 内容应用 发展前景
一、背景
在人类历史上,面对河道决堤,洪期到来,人类束手无策的案例数不胜数,还有河田的干旱,河运交通的堵塞给人类带来的不便也是不计其数。但是随着人类文明的发展,人类开始对河水治理,桥梁建造,农业灌溉,河水航运等有了较多的需求,人类同时也就对水流运动的规律有了较多的需求和经验。但是要合理自如的控制和运用流体,人类就需要一个比较系统的学科理论去指导,于是工程流体力学的诞生已经迫在眉睫。
二、发展史
中国史上的大禹治水,李冰父子建立的都江堰,就是对水认识的萌芽,古罗马人也在早期就建立起了比较完善的供水管道系统。但是对流体力学一个比较科学的认识还是要在公元前250年左右古希腊伟大的科学家阿基米德写的《论浮体》后,这本书对流体运动做了一个比较科学的总结,可以算得上是流体力学的鼻祖了。很遗憾的是在接下来的很长一段时间内,因为种种原因,流体力学并没有得到进一步发展。直到16世纪以后,西方资本主义国家的生产力的迅速发展和资本主义制度的不断完善,以及政府对科学事业的政策和资金的鼓励,这才给各科学以及流体力学发展创造了良好的环境。
17世纪,人类伟大的科学家牛顿对流体有了初步比较深入的研究,他通过不断试验提出了牛顿内摩擦定律,黏性运动的流体符合牛顿摩擦定律。接着拉格朗日和欧拉提出了描述流体运动的二种方法拉格朗日法和欧拉法,拉格朗日法着眼于流体个支点的运动情况,研究各质点的运动历程,最后综合来获得总体情况,欧拉法责只着眼于流体经过流场中各空间点时的运动情况。然后有普朗特的混合长度理论,法国皮托发明了测流速的皮托管,达朗贝尔利用这些得出了流体中运动的物体阻力于速度有平方关系。欧拉总结出了欧拉运动微分方程(z+p/ρg+uxu/2g=C),伯努利又对管道流体做了多次试验得出了经典的伯努力方程(p+ρgz+(1/2)xρv^2=C式中p、ρ、v分别为流体的压强、密度和速度;z 为铅垂高度;g为重力加速度。),它是能量守恒和转换定律在工程流体力学中的具体体现。19世纪以后,随着生产力的进一步发展,尤其是航空方面的运用,导致古典流体力学和实验流体力学的日益结合,逐渐形成了理论与实践并重的现代流体力学。随后流体力学进入新的阶段。