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
1.3固-液两相流的基本知识
• 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。
• 密度 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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
。 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
• 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。
• 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。
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｀。
• 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
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。
• 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。
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。