Optimiziranje hidrociklona za procese razdvajanja i klasifikacije materijala
Cilj je dostići tačku u kojoj se polovina čestica javlja da će se preliti, a polovina dole, ovo se može postići optimizacijom odvajanja ciklona kroz eksperimentalno istraživanje i simulaciju.
Čvrste tvari i voda se unose u cilindar ciklona kako bi se stvorilo vrtložno kretanje koje usmjerava grubi materijal prema zidu (underflow), dok sitnice putuju prema tražilu vrtloga i prelijevaju se na vrh.
Optimiziranje procesa razdvajanja i klasifikacije materijala
Hidrocikloni se obično koriste u aplikacijama za preradu minerala kako bi se odvojili gnojevi u dva različita izlazna toka – donji tok za dalje smanjenje veličine u krugu za mljevenje, i prelivni tok koji se vraća nazad u postrojenje. Kako bi se maksimizirala efikasnost odvajanja i smanjila potrošnja energije, kritično je da se i njegova geometrija i dimenzije strukture prelivne cijevi pažljivo razmotre prilikom optimizacije efikasnosti odvajanja i potrošnje energije.
Postizanje ovog cilja može se postići prilagođavanjem broja slojeva s prorezima, prečnik prelivne cevi, i konusni ugao ciklona kako bi se zadovoljili specifični zahtjevi procesa i na taj način smanjio pad tlaka preljeva bez negativnog utjecaja na efikasnost separacije.
Ispitali smo performanse klasifikacije hidrociklona koristeći dizajn ulaznog luka sa uglom konusa od 30 stepeni u poređenju sa tangencijalnim ulazima pri različitim koncentracijama čvrste materije. (SC). CFD simulacije pokazuju da otvori za luk pokazuju superiorno uklanjanje finih čestica i oštrinu klasifikacije u svim SC rasponima.
Cyclone Design
Hidrocikloni su zatvorene posude dizajnirane da pretvaraju brzinu tekućine u rotaciono kretanje okretanjem cijelog tijela, proizvodi centrifugalnu silu koja ubrzava taloženje za teške čestice dok one finije usmjerava prema svom centru i van kroz preljev.
Cikloni’ na performanse može uticati šest ključnih komponenti. Ovi faktori uključuju ulaznu strukturu, konusni ugao, prečnik nalaznika vrtloga i veličina otvora.
Modifikovanje procenta čvrstih materija može imati dramatičan efekat na efikasnost separacije. Visoka koncentracija čvrstih materija će proizvesti grube rezove, dok će niže koncentracije rezultirati finijim odvajanjem. Nadalje, promjena gustine hrane utječe na tačku rezanja ciklona, ali možda nije uvijek praktično – Za rješavanje ovog problema mogu pomoći druge metode optimizacije kao što je smanjenje brzine pumpe.
Cyclone Performance
Performanse hidrociklona zavise od različitih varijabli, uključujući efikasnost razdvajanja, raspodjela veličine čestica, karakteristike prelivanja/dopuštanja i pritisak napajanja. Promjena ovih parametara može promijeniti i njegovu graničnu tačku i efikasnost odvajanja.
Centrifugalna sila nastala tangencijalnim ubrizgavanjem tečnosti u cilindrični presek stvara centrifugalnu silu koja stvara vrtlog tečnosti koji odvaja fine čestice od krupnijih, sa lakšim komponentama koje teku u preliv i težim komponentama koje teku u donji tok. Apeks mlaznica zatim transportuje fine čestice dok voda izlazi iz ciklona.
Ugao otvora koji uspostavlja ravnotežu između efikasnosti odvajanja i pada pritiska može dramatično poboljšati performanse hidrociklona. Mala veličina otvora smanjuje centrifugalnu silu dok povećava pad pritiska; preveliki otvor smanjuje oboje. Nadalje, Postavljanje prelivnog proreza takođe utiče na efikasnost odvajanja: biti iznad njih smanjuje tangencijalnu distribuciju brzine dok poboljšava razdvajanje, dok previše blizu može uzrokovati pretjerano slojevitost što dovodi do smanjene efikasnosti odvajanja.
Cyclone Maintenance
Performanse hidrociklona mogu se poboljšati pravilnom inspekcijom, analize i prakse održavanja. Korištenje ciklona odgovarajuće veličine za postizanje konzistentne brzine protoka sa smanjenim padom tlaka ključ je za poboljšanje efikasnosti odvajanja.
Održavajte pravilan odnos između ulaznih i ispusnih otvora ciklona kako biste spriječili pretjerano grubi proizvod, ovo se može postići pravilnim dimenzioniranjem ulaznog dijela i konusnog ugla.
Korištenje ulaza luka povećava radijalno ubrzanje faze čestica za efekat preklasifikacije, dok korištenje većeg ugla konusa povećava Cf smanjenjem vremena zadržavanja, stvarajući idealnu kombinaciju za klasifikaciju većih i težih čestica. Ova kombinacija također rezultira smanjenim silama trenja uzrokovanim ubrzanjem gradijenta tlaka smanjujući silu trenja što u konačnici dovodi do manjeg začepljenja i veće efikasnosti odvajanja – a cilj je određivanje idealne veličine hidrociklona balansiranjem poboljšane efikasnosti odvajanja manjih čestica u odnosu na otpornost na začepljenje i kapacitet protoka.