水力旋流器内部是如何运动的？

水力旋流器由圆柱体、锥体、进料口、溢流口和底流口组成。水力旋流器工作主要靠离心沉降作用, 待分离的混合物料从旋流器的入料口以一定的压力切向给入水力旋流器, 在圆柱体腔内产生高速旋转流场。由于混合物料中各物料比重不同, 大比重颗粒受到的离心力大, 在水力旋流器内部沿着器壁作轴向向下、径向向外运动, 到达锥体段底部后由底流口排出, 即沉沙, 形成了外旋流;小比重颗粒受到的离心力小, 作轴向向上、径向向内的内旋流运动, 并由上部的溢流口排出, 从而达到了分离不同比重混合物料的目的。

水力旋流器内部流体运动的基本形式分为外旋流和内旋流、短路流和循环流等。短路流由于器壁的摩擦阻力而形成, 分为盖下短路流及侧壁短路流。循环流是由于溢流管的直径过小造成的。褚良银等认为循环流的存在使内旋流中的粗颗粒有机会进行再次分选, 从而提高了分离精度。庞学诗等则认为消除循环流有利于降低能耗并加速分离过程。

空气柱是开放式水力旋流器中一种独特的现象, 流体充满整个水力旋流器空间是形成空气柱的必要条件之一。目前关于空气柱的研究主要集中在空气柱的尺寸及形状、空气柱的形成机理及空气柱的内部流场。目前褚良银等大部分学者认为空气柱的存在对水力旋流器分离效果提高没有好处, 只是消耗能量, 且空气柱周围的强湍流使分离结果不稳定。