碟式离心机作为分离高度分散非均相混合物的重要分离设备，与工业其它分离设备相比，具有分离效率高、占地面积小，自动化程度高等优势，广泛应用于化工、石油、食品、医药等行业。，综合考虑筋条结构对流体流动的影响，发现了碟片间物料存在旋转滞后性，且各层进料流量及重相体积浓度不一致性等现象。这些现象严重影响到碟式离心机的分离性能。在一些特定条件下，航空煤油中往往稳定分布极小粒度的水滴，当含水量大到一定程度，会严重影响航空发动机的性能。因此，国际航空业对于航空煤油的含水量要求很高。这些水滴相对于其它固态杂质更难以分离，目前国内碟式离心机的工业技术水平尚无法实现航空煤油的油－水高精度分离。笔者主要通过碟式离心机内碟片上螺旋型与径向型筋条的对比研究，探讨了碟片上螺旋型筋条对碟片间两相流动及对航空煤油脱水性能的影响。
１ 模拟研究方法及可靠性验证
１．１ 碟式离心机转鼓模型
图１ 碟式离心机转鼓三维爆炸视图
图１为碟式离心机转鼓结构。其主要是利用超重力沉降和浅池原理设计，即在离心沉降分离悬浮液时，其生产能力正比于沉降槽的面积，而与沉降槽的高度无关。其优势是利用碟片将分离室划分为若干分离区，用碟片来降低沉降高度，增加沉降面积，加速了离心沉降分离过程。
１．2模型计算及边界条件
笔者研究碟式离心机碟片间两相流动场，由于无需考虑涡黏性各项同性假设，湍流模型比雷诺应力模型更加精准。在碟片间两相流动场中，物料受离心作用处于高速旋转运动。因此模拟中采用ＲＳＭ湍流模型，其计算原理是质量守恒方程、动量守恒方程、应力运输方程。模拟对转鼓内流场予以适当简化，并作以下假设：（１）转鼓内充满液体且流动稳定；（２）液相为连续不可压缩流体；（３）固相为密度均匀等粒径球形颗粒，且运动过程中不发生絮凝、破碎和变形。计算模型对两相间的相互作用，采取单流体计算方式，但计算模型中不仅包含了不同相间的相对运动，而且不同相间相对运动的速度大小不同，因此计算模型能够比较全面地分析碟片间两相流动过程。
2碟式离心机的分离性能分析
为各层碟片间两相中水相体积分数。，各层碟片间两相中水相体积分数分布不均，第１层与最后１层碟片间两相的水滴体积分数相对较大，径向型筋条在最后１层碟片间两相中水相体积分数最大，可达1.87×10-4；螺旋型筋条在第1层碟片间两相中水相体积分数最大，可达9.54×10-5。中间各层相对较小且分布不均，径向型筋条在第4层碟片间两相中水相体积分数最小，为5.11×10-5；螺旋型筋条在第4层碟片间两相中水相体积分数最小，为2.11×10-5。模拟结果表明，新型螺旋型筋条的各层碟片间水相体积分数，比径向型筋条要更小且分布更均匀，说明新型螺旋型筋条能够较好地改善各层碟片间两相的均匀性且水相体积分数更低，能够有效地提高碟式离心机的分离性能。
3结论
（１）径向型筋条与螺旋型筋条在碟片间两相流场中的压力分布规律基本一致，压力值由碟片内端向外端逐步增大，模拟值与离心液压理论值相比要小，但很接近，说明模拟的可靠性较好。
（２）流体靠近碟片表面的流层运动相对于碟片转速具有滞后性，螺旋型筋条能够较好地改善碟片间流动的滞后性。
（３）同一径向位置上，液流的周向速度在平行于转轴的面内呈抛物线分布，近壁处达到最小值且贴近理论值，而在中间区域达到最大值。
（４）在碟片间两相流场内，螺旋型筋条比径向型筋条的周向速度要更贴近于理论值，螺旋型筋条能够较好地减小湍流，改善碟片间两相流场的稳定性。
（５）碟片间两相中水相的体积分数分布不均，其在中性进料孔、定距筋条附近较高，螺旋型筋条能够较好地改善碟片间水相体积分数分布的不均匀性。
（６）各层碟片间的水相体积分数不一致，第1层与最后1层碟片间的水相体积分数相对较大，中间各层相对较小且分布不均。螺旋型筋条能够较好地改善各层碟片间两相均匀性且水相体积分数更低，能够有效地提高碟式离心机的分离性能。
