Hydrocyklony pro účinnou separaci kapalných pevných látek

Hydrocyklony jsou navrženy tak, aby zvýšily výkon separace a současně snížily spotřebu energie změnou průtoku tekutiny v zařízení.

Primární separace probíhá ve válcové sekci cyklonu předtím, než částice vstoupí do kónické sekce pro další separační procesy, které závisí na hustotě nástřiku.

Cyklonová geometrie

Cyklon je kruhové zařízení, které využívá odstředivou sílu k oddělení větších částic nebo kapiček z média. Když jeho odstředivá síla překročí odporovou sílu kapalin, větší nebo hustší částice odcházejí horním výstupem nahoře, zatímco jemnější nebo vyřazené částice opouštějí spodní výpusti na základně.

Konstrukce tangenciálních vstupů podporuje tvorbu silného víru, zvýšení účinnosti separace. Dále, konstrukce zabraňuje zkratovému proudění, ke kterému dochází, když plyn o vysoké rychlosti vstupuje do separátoru.

Pro maximální účinnost separace, těleso/hlaveň cyklónu by měly být vhodně dimenzovány, aby byla zajištěna optimální účinnost separace. Chcete-li to určit, hledejte mírný rozstřik, když materiál opouští vrchol cyklónu; to znamená, že byla správně dimenzována. Pokud místo toho materiál uniká zespodu vašeho separátoru, buď zvyšte podávací tlak/průtok, nebo zmenšete velikost řezu (tj. zhrubnout to).

Přepadové štěrbiny

Konstrukce přepadových štěrbin má obrovský vliv na účinnost separace hydrocyklonů a dělicí poměr. Obecně, výkon se zvyšuje s rostoucí šířkou přepadové štěrbiny a zmenšující se šířkou přepadové štěrbiny.

Při plnění do cyklónu, kejda rotuje ve svých válcových stěnách a vytváří odstředivou sílu pro třídění materiálů podle hustoty. Těžké částice narážejí na stěnu a jsou stahovány dolů přes odtokovou trubici zvanou vírový vyhledávač, než opustí výstupní trubku pod proudem; těžké na něm zůstávají zachyceny a tak se tam hromadí, dokud nejsou přelity přes vírový vyhledávač nebo výtokové potrubí vírového hledáčku.

Pro optimální účinnost hydrocyklonu, musí být dosaženo optimálního poměru mezi axiální a tangenciální rychlostí, aby se minimalizovala intenzita turbulence a energetické ztráty v jejích stěnách a aby se lehkým částicím umožnil přístup k dostatečné odstředivé síle k dosažení jejich přepadového výstupu.

Úhly ústí

Při tangenciálním přivádění do cyklonového válce, jeho rotace přeměňuje rychlost kapaliny na odstředivou sílu, která táhne těžší částice směrem ke stěně, zatímco lehčí jemnější částice se shlukují a spirálovitě stoupají, aby vycházely přes horní přepadový výstup; těžší hrubší částice pak padají zpět do jeho spodního odpadu s trochou kapaliny přes prodlužovací trubici (tzv. vírový vyhledávač).

Hydrocyklonová separace může být efektivnější pomocí vzorů proudění bez smyku, které minimalizují smykové síly; konstrukce bez smyku mohou nabízet další výhody oproti tradiční filtraci média, jako je zvýšená životnost chladicí kapaliny. Při návrhu systému, nicméně, je třeba také zvážit smyk.

Axiální rozložení rychlosti

Když odstředivá síla může překonat třecí síly, kterým působí kapalina, těžké částice jsou odděleny od kapaliny a vystupují axiálním spodním výstupem (podtékání) zatímco lehčí kapaliny vstupují horním výstupem hydrocyklonu (přetékat).

Cyklon má dva výstupy na své axiální ose; jeden na dně známý jako “odmítat stranu,” a další větší vývod nahoře známý jako “přepadová strana.” Tangenciální vstřikování do jeho válcové komory vytváří vířivý proudový vzor; výtlak z přepadové strany prochází axiálním potrubím vyčnívajícím z vrcholu cyklonu.

Však, vlastní charakteristiky proudění tekutiny vedou k nedokonalému oddělení a ztrátě energie bez ohledu na geometrii. Zaměření na optimální design, byly navrženy a testovány různé návrhy zlepšení proudění tekutiny – jako je vložení středového tělesa9, vnitřní kužel 11, dvojité přepadové trubky12-13, například štěrbinový kužel14 a přepadový uzávěr15; všechny prokázaly, že snižují průměr vzduchového jádra a zároveň zvyšují výkonnost klasifikace velikosti částic.