Hydrocyklony – Efektivní separace pro vylepšené zpracování
Hydrocyklony využívají rychlost kapaliny k přeměně na rotační pohyb, s těžšími nebo hustšími částicemi spirálovitě kolem vnitřní stěny, dokud nevystupují přes omezený axiální spodní výstup jako podtékání, zatímco jemnější částice vystupují přes axiální horní výstup jako přepad.
Účinnost odlučování v cyklonech závisí na několika klíčových konstrukčních a provozních proměnných, které zde budou diskutovány jako faktory ovlivňující účinnost separace jakosti (GSE).
Velikost a hustota
Hydrocyklony používají k rozlišení materiálů velikost a hustotu. Těžší částice se zachycují na stěnách, poté vyjděte spodním výtokem. Lehčí jemnější částice zůstávají zavěšeny v blízkosti horní části a jsou vypouštěny přes přepadové výstupy (také nazývané čepy) v různých výškách v závislosti na potřebách následné aplikace.
Výkon separace v cyklonech závisí na jejich vnitřním proudovém poli, který lze upravit optimalizací jeho struktury nebo změnou provozních parametrů. Průtok nástřiku a tlakový rozdíl v cyklonu mají zvláštní vliv na generovanou odstředivou sílu.
Konzistence mezi vstupním tlakem a rychlostí přívodu pomáhá minimalizovat dobu zdržení částic v cyklonu, a výběr jednoho s velkým průměrem vrcholu pomáhá minimalizovat riziko vzniku provazů, ke kterému dochází, když materiál vstupuje současně do přepadových i podtokových výstupů.
Pokles tlaku
Hydrocyklony se mohou ucpat pevnými nečistotami, vytváří vážné provozní problémy a problémy se zařízením, jako jsou napájecí čerpadla. Pravidelná kontrola jejich vložek na známky opotřebení je klíčem ke snížení tohoto rizika.
Pro dosažení účinného separačního procesu, průměr cyklonu musí být pečlivě vybrán podle jeho použití. Dále, měnící se průtoky nebo tuny za hodinu (tph) může změnit bod řezu a tím ovlivnit úroveň účinnosti.
Jakmile se kejda dostane do cyklonu, je poháněna do rotace odstředivou silou a začíná tvořit vír uvnitř své válcové komory. Těžší částice padají dolů z válcové části, aby vyšly přes její vrchol, zatímco lehčí materiály jsou vtahovány do středu víru pohybem tekutiny směrem dovnitř a transportovány směrem k jeho přepadovému výstupu..
Koncentrace kaše
Hydrocyklonová separace vyžaduje určité množství vnitřního tlaku, který musí být vytvořen uvnitř cyklónu, aby bylo dosaženo úspěchu. Hustota kejdy, objem a velikost, to vše hraje nedílnou roli při vytváření této odstředivé síly – tlačení těžších částic směrem ke středu spíše než k jeho vrcholu a ven z přepadového výstupu.
Nízká koncentrace nástřiku může vést k hrubší separaci, zatímco vysoký nástřikový tlak poskytuje jemnější výsledky. Dále, velikost vtoku může mít velký vliv na výsledky separace; větší vstupy zvyšují kapacitu.
Yang a kol. provedla výzkum s cílem vyhodnotit separační výkon hydrocyklonů s různými hlavními průměry za použití simulačních i experimentálních metod. Jejich výsledky prokázaly, že při použití k separaci kejdy do menších DC hydrocyklonů na přepadovém výstupu koncentrace postupně roste, zatímco ve vzdálenějších oblastech od vrcholu cyklonu klesá., což naznačuje, že tyto hydrocyklony dosahují zlepšené separační účinnosti.
Vortex Finder
Vstupní materiál se zavádí tangenciálně do cyklonu a rotuje, aby se vytvořila odstředivá síla, která odděluje těžší částice od lehčích, s lehčími vycházejícími přes přepadový výstup, zatímco hrubší, těžší částice odcházejí přes podtokový výstup.
Velikost řezu částic v hydrocyklonu je ovlivněna mnoha proměnnými, jako je jeho vstupní rychlost, poměry zkratového průtoku a účinnost separace. Posoudit tyto vlivy na velikost řezu částic v hydrocyklonech, k predikci separačního procesu byl použit model využívající Reynoldsovu analýzu napětí a objem tekutiny.
Výsledky ukázaly, že vstupní rychlost a délka Vortex Finderu mají největší vliv na velikost řezu částic. Delší Vortex Finder by mohl snížit pokles tlaku a axiální/tangenciální/radiální rychlosti, ale zvýšil by kolísání AVWZ; silnější stěny by ještě mohly pomoci snížit tyto faktory, přesto mají menší vliv na cirkulační proudění v předseparačních prostorech.