Hidrocikloni za efikasno odvajanje tečnih čvrstih materija

Hidrocikloni su dizajnirani da poboljšaju performanse odvajanja dok istovremeno smanjuju potrošnju energije promjenom protoka tekućine unutar uređaja.

Primarno odvajanje se odvija u cilindričnom dijelu ciklona prije nego što čestice uđu u konusni dio radi dodatnih procesa separacije koji zavise od gustoće hrane.

Cyclone Geometry

Ciklon je kružni komad opreme koji koristi centrifugalnu silu za odvajanje većih čestica ili kapljica iz medija. Kada njegova centrifugalna sila premašuje silu otpora fluida, veće ili gušće čestice izlaze kroz gornji izlaz na vrhu, dok sitnije ili odbačene čestice izlaze preko nižih izlaza za otpad na bazi.

Tangencijalni dizajn ulaza potiče formiranje jakog vrtloga, povećanje efikasnosti odvajanja. Nadalje, dizajn sprečava protok kratkog spoja koji nastaje kada gas velike brzine uđe u separator.

Za maksimalnu efikasnost odvajanja, tijelo/ciklon ciklona treba biti odgovarajuće veličine kako bi se osigurala optimalna efikasnost odvajanja. Da se ovo utvrdi, potražite lagani raspršivač kada materijal izlazi iz vrha ciklona; ovo ukazuje da je bila odgovarajuće veličine. Ako umjesto toga materijal curi ispod vašeg separatora, ili povećati pritisak uvlačenja/protok ili smanjiti veličinu rezanja (tj. ogrubi ga).

Overflow Slits

Dizajn preljevnih proreza ima ogroman utjecaj na efikasnost odvajanja hidrociklona i omjer cijepanja. Općenito, performanse se povećavaju sa povećanjem širine prelivnog proreza i smanjenjem širine donjeg proreza.

Kada se unese u ciklon, kaša rotira unutar svojih cilindričnih zidova stvarajući centrifugalnu silu za sortiranje materijala po gustini. Teške čestice sudaraju se o zid i povlače se prema dolje kroz izlaznu cijev koja se zove vortex finder prije nego što izađu kroz donju izlaznu cijev; teški ostaju zarobljeni uz njega i tako se akumuliraju tamo dok se ne prelije preko tražila vrtloga ili izlazne cijevi tražila vrtloga.

Za optimalnu efikasnost hidrociklona, mora se postići optimalan omjer između aksijalne i tangencijalne brzine kako bi se minimizirao intenzitet turbulencije i gubici energije unutar njegovih zidova, kao i omogućilo lakim česticama da pristupe dovoljnoj centrifugalnoj sili da dođu do svog preljevnog izlaza.

Orifice Angles

Kada se tangencijalno dovodi u cilindar ciklona, njegovo okretno djelovanje pretvara brzinu tekućine u centrifugalnu silu koja vuče teže čestice prema zidu dok se lakše sitnije čestice aglomeriraju i spiralno uzdižu kako bi izašle kroz gornji izlazni otvor; teže grublje čestice zatim padaju nazad u donji otvor za izbacivanje sa malo tečnosti kroz produžetnu cijev (zove se vortex finder).

Hidrociklonsko odvajanje se može učiniti efikasnijim korištenjem obrazaca strujanja bez smicanja koji minimiziraju smične sile; dizajni bez smicanja mogu ponuditi druge prednosti u odnosu na tradicionalnu filtraciju medija, kao što je produženi vijek trajanja rashladne tekućine. Prilikom projektovanja sistema, međutim, smicanje se također mora uzeti u obzir.

Aksijalna raspodjela brzine

Kada centrifugalna sila može nadmašiti sile trenja koje doživljava fluid, teške čestice se odvajaju od tečnosti i izlaze kroz aksijalni donji izlaz (underflow) dok lakše tečnosti ulaze kroz gornji izlaz hidrociklona (overflow).

Ciklon ima dva izlaza na svojoj aksijalnoj osi; jedan na dnu poznat kao “odbaciti stranu,” i još jedan veći izlaz na vrhu poznat kao “prelivna strana.” Tangencijalno ubrizgavanje u njegovu cilindričnu komoru stvara vrtložni obrazac strujanja; ispuštanje sa prelivne strane ide kroz aksijalnu cijev koja izlazi iz vrha ciklona.

Međutim, svojstvene karakteristike protoka fluida dovode do nesavršenog odvajanja i gubitka energije bez obzira na geometriju. U cilju optimalnog dizajna, Predloženi su i testirani različiti dizajni za poboljšanje protoka fluida – kao što je umetanje središnjeg tijela9, unutrašnji konus 11, dvostruke preljevne cijevi12-13, prorezani konus14 i preljevni poklopac15 na primjer; svi su pokazali da smanjuju prečnik vazdušnog jezgra uz povećanje performansi klasifikacije veličine čestica.