Hydrocyklony – Jak oddělují částice od kapalin

Hydrocyklony jsou jedním z nejčastěji používaných zařízení na zpracování nerostů. Jejich základní konstrukce se opírá o tlak zvenčí, který vytváří rotační pohyb v kapalné směsi uvnitř, způsobuje, že se těžké částice shromažďují podél jeho stěn před vypuštěním jeho spodním výstupem.

Oddělují částice

Hydrocyklony jsou statická zařízení, která využívají odstředivé zrychlení k oddělení částic různých hustot z kapaliny. Husté částice – ať už pevné nebo kapalné – se pohybují směrem k vnějšímu okraji víru, zatímco lehčí částice migrují směrem k jeho centrálnímu jádru, s hrubšími a většími částicemi odcházejícími přes jeho podtékání, zatímco jemné částice putují dále do kopce, než opustí svůj vrchol prostřednictvím odstředivé síly a ven přes jeho přepad.

Výkon separace závisí na několika faktorech, včetně velikosti cyklonu, průměr a tvar, jakož i dynamika tekutin a vlastnosti částic ve vztahu k charakteristikám kapalného média. Abrazivní nebo hustý vstupní materiál pravděpodobně nebude účinně separován pomocí hydrocyklonů.

Různé studie zkoumaly účinky velikosti a tvaru částic na separaci. Výsledky ukázaly, že odporové síly jsou úměrné maximální projektované ploše částic podél směru proudění tekutiny v hydrocyklonu; Kashiwaya a kol.. zkoumali tento parametr na jednoduchých i smíšených separacích pomocí CFD-DEM spojovací technologie a také pomocí experimentálních testovacích metod.

Jako měřítko účinnosti separace, měření koncentrace “těžké” v přepadu je ideální způsob, jak vyhodnotit výkon hydrocyklonu. Toho lze dosáhnout buď na základě objemových procent nebo, přesněji, pomocí měření hmotnosti.

Oddělují hrubé částice

Hydrocyklony využívají tangenciální vstupní rychlost k roztočení suspenze uvnitř, vytváří sestupný vnější vířivý proud a izoluje těžké komponenty od kapaliny. Těžší složky se shlukují na stěnách cyklonu, zatímco lehčí jemnější částice procházejí jejich horním výstupem.

Hydrocyklony patří mezi nejčastěji používaná zařízení pro oddělování jemných a hrubých částic v celulózovém a papírenském průmyslu, díky jejich snadnému designu, nákladová efektivita, snadná obsluha a dlouhá životnost, aniž by bylo potřeba mnoho údržby nebo zásahů od operátorů. Přesto i přes všechny jejich výhody mohou časem zaznamenat pokles výkonu.

Při odstraňování problémů s hydrocyklony, může být užitečné porozumět jejich fungování a faktorům ovlivňujícím jejich výkon. Důležitým aspektem jejich separační účinnosti je tlak aplikovaný na jejich vstupu – který má okamžitý vliv na bod řezu částic v závislosti na použitém tlaku, velikost průměru kužele a typ materiálu.

Hydrocyklony jsou vybaveny jedním ze tří provedení vtoku: tangenciální, evolventa nebo oblouk. Výsledky zkoušek provedených s použitím všech tří provedení vtoků jsou vidět na obrázku 7 a Tabulka 2, kde obloukové vstupní hydrocyklony trvale překonaly oba své protějšky v širokém rozsahu podmínek klasifikace velikosti (SC).

Oddělují jemné částice

Hydrocyklony lze použít k separaci jemných částic pomocí tlaku tekutiny k vytvoření vzoru proudění, který odděluje částice na základě hustoty a tvaru. Nastavení úrovně tlaku v přívodním potrubí mění separační bod (také nazývaný bod řezu); nižší tlak vytváří hrubší řezy, zatímco vyšší tlak vytváří jemnější oddělení.

Hydrocyklony využívají svou vnitřní část ve tvaru kužele k vytvoření zóny nízkého tlaku, který urychluje rychlost usazování částic. Rychleji se usazující částice migrují směrem ke stěně cyklónu a vystupují přes jeho vrcholový otvor jako podtékání, zatímco pomaleji se usazující částice, které jsou těžší než okolní suspenzní médium, jsou taženy dolů odstředivou silou a vystupují skrz svůj vírový vyhledávač jako přetečení.

Na 6.5 mm od stěny cyklonu, částicové fáze at 6.5 Vzdálenost mm od jeho stěny se měří jako součet zrychlení tlakového gradientu a zrychlení odporu, se zrychlením tažení definovaným jako relativní pohyb mezi fázemi. Ze všech vstupů používaných pro účely klasifikace, Silnější pole zrychlení brzdění C vysvětluje jeho vynikající klasifikační ostrost na SC s vyšším posuvem.

Oddělují vodu

Hydrocyklony využívají tlak kapaliny k vytváření odstředivé síly a proudění, které může oddělit částice nebo kapičky od kapalného média. Aby k tomuto oddělení došlo, jejich hustota se musí výrazně lišit od hustoty tekutého média.

Typická konstrukce zahrnuje vstřikování krmiva tangenciálně vysokou rychlostí do horní válcové části, která se připojuje ke kuželovému tělesu, vytváří silný pohyb tekutiny, který tlačí hrubší materiály skrz spodní axiální výstupy známé jako vyřazené strany, a jemnější přes horní axiální trubky známé jako přepadové strany.

Řízení velikosti řezu může být provedeno změnou vstupního tlaku do cyklonu. Pilotní zkoušky obvykle využívají dva ventily pro nastavení rozdělení průtoku mezi výstupy, dokud není dosaženo požadované hodnoty d50; jakmile toto bude určeno, jeden otvor může nahradit tyto ventily v běžném provozu.

Toto zařízení je široce používáno při zpracování nerostů pro klasifikaci částic pro recirkulaci v mlecích okruzích, rozlišovat mezi ekonomickými nerosty a hlušinou, oddělte ropu od vody v RAFINÁŘI A OTEVŘENÉM PRŮMYSLU a odstraňte písek/bahno ze zavlažování nebo zásob pitné vody, kromě mnoha dalších použití. Dále, toto zařízení lze také použít jako přírůstkové obohacování ke snížení zátěže nákladnějších separačních zařízení a zároveň zlepšit celkovou ekonomiku provozu.