Хидроциклони – Ефективно разделяне за подобрена обработка

Хидроциклоните използват скоростта на течността, за да я превърнат във въртеливо движение, с по-тежки или по-плътни частици, въртящи се спираловидно около вътрешната стена, докато излязат през ограничен аксиален долен изход като долен поток, докато по-фините частици излизат през аксиален горен изход като преливник.

Ефективността на разделяне в циклоните зависи от няколко ключови конструктивни и работни променливи, които ще бъдат обсъдени тук като фактори, влияещи върху ефективността на разделяне на степени (GSE).

Размер и плътност

Хидроциклоните използват размер и плътност, за да разграничат материалите. По-тежките частици се улавят в стените, след това излезте през изпускателен отвор в долната част. По-леките и по-фини частици остават суспендирани близо до горната част и се изпускат през преливни отвори (наричани още кранове) на различни височини в зависимост от нуждите на приложението надолу по веригата.

Ефективността на разделяне в циклони зависи от вътрешното поле на потока, който може да се регулира чрез оптимизиране на неговата структура или промяна на работните параметри. Дебитът на захранващия поток и разликата в налягането в циклона имат особено влияние върху генерираната центробежна сила.

Съгласуваността между входното налягане и скоростта на захранващия поток помага да се сведе до минимум времето за престой на частиците в циклон, и избирането на такъв с голям диаметър на върха помага да се сведе до минимум рискът от въжета, който възниква, когато материал навлезе едновременно в изходите на преливника и долния поток.

Падане на налягането

Хидроциклоните могат да се блокират с твърди замърсители, създавайки сериозни оперативни проблеми и проблеми с оборудването като захранващи помпи. Редовната проверка на техните облицовки за признаци на износване е ключова за намаляването на този риск.

За постигане на ефективен процес на разделяне, диаметърът на циклона трябва да бъде внимателно избран според приложението му. Освен това, променящи се дебити или тонове на час (tph) може да промени своята точка на срязване и по този начин да повлияе на нивата на ефективност.

Веднага щом суспензията навлезе в циклон, той се задвижва във въртене от центробежна сила и започва да образува вихър вътре в цилиндричната си камера. По-тежките частици падат надолу по секцията на цевта, за да излязат през нейния връх, докато по-леките материали се изтеглят в центъра на вихъра чрез движение на течността навътре и се транспортират към изхода на преливника.

Концентрация на суспензия

Отделянето на хидроциклони изисква определено количество вътрешно налягане, което трябва да се създаде в рамките на циклона, за да се постигне успех. Плътност на кашата, обемът, подаван в него, и размерът играят неразделна роля в създаването на тази центробежна сила – изтласкване на по-тежки частици към центъра, а не към върха и навън от изхода на преливника.

Ниската концентрация на захранване може да доведе до по-грубо разделяне, докато високото налягане на захранване води до по-фини резултати. Освен това, размерът на входа може да има голямо влияние върху резултатите от разделянето; по-големите входове увеличават капацитета.

Yang и др. проведе изследване за оценка на ефективността на разделяне на хидроциклони с различни основни диаметри чрез използване както на симулационни, така и на експериментални методи. Техните резултати показват, че когато се използва за разделяне на суспензията на по-малки Dc хидроциклони при изхода на преливника, концентрацията постепенно се увеличава, докато намалява в по-отдалечени области от върха на циклона, което предполага, че тези хидроциклони постигат подобрена ефективност на разделяне.

Vortex Finder

Захранващият материал се въвежда тангенциално в циклона и се завърта, за да генерира центробежна сила, която разделя по-тежките частици от по-леките, като по-леките излизат през преливник, а по-грубите, по-тежките частици излизат през долния отвор.

Размерът на нарязаните частици в хидроциклона се влияе от много променливи, като неговата входна скорост, съотношения на дебита при късо съединение и ефективност на разделяне. За оценка на тези влияния върху размера на частиците в хидроциклоните, модел, използващ анализ на напрежението на Рейнолдс и обем на течността, беше използван за прогнозиране на процеса на разделяне.

Резултатите показват, че скоростта на входа и дължината на Vortex Finder имат най-голям ефект върху размера на нарязаните частици. По-дълъг Vortex Finder може да намали падането на налягането и аксиалните/тангенциалните/радиалните скорости, но би увеличил флуктуациите на AVWZ; по-дебелите стени все още могат да помогнат за намаляване на тези фактори, но имат по-малък ефект върху циркулационния поток в пространствата преди разделяне.