Hydrocykloner – Effektiv adskillelse for forbedret behandling
Hydrocykloner bruger væskehastighed til at omdanne til roterende bevægelse, med tungere eller tættere partikler, der spiraler rundt om indervæggen, indtil de kommer ud gennem et begrænset aksialt bundudløb som underløb, mens finere partikler kommer ud via et aksialt topudløb som overløb.
Separationseffektivitet i cykloner afhænger af flere nøgledesign- og driftsvariable, som vil blive diskuteret heri som faktorer, der påvirker gradsadskillelseseffektiviteten (GSE).
Størrelse og tæthed
Hydrocykloner bruger størrelse og tæthed til at skelne mellem materialer. Tyngre partikler bliver fanget mod væggene, derefter ud gennem et underløbsudløb i bunden. Lettere finere partikler forbliver suspenderet nær toppen og udledes via overløbsudløb (også kaldet tappe) i varierende højder afhængigt af nedstrøms applikationsbehov.
Separationsevnen i cykloner afhænger af dets indre strømningsfelt, som kan justeres ved at optimere dens struktur eller ændre driftsparametre. Foderstrømningshastighed og trykforskel over cyklonen har særlig indflydelse på den genererede centrifugalkraft.
Konsistens mellem indløbstryk og fødestrømningshastighed hjælper med at minimere partikelopholdstid i en cyklon, og at vælge en med en stor topdiameter hjælper med at minimere risikoen for rebdannelse, som opstår, når materiale kommer ind i både overløbs- og underløbsudløb samtidigt.
Trykfald
Hydrocykloner kan blive blokeret med faste forurenende stoffer, skabe alvorlige drifts- og udstyrsproblemer såsom fødepumper. Regelmæssig inspektion af deres liners for tegn på slid er nøglen til at hjælpe med at mindske denne risiko.
At opnå en effektiv separationsproces, diameteren af en cyklon skal vælges omhyggeligt i henhold til dens anvendelse. Desuden, skiftende strømningshastigheder eller tons i timen (tph) kan ændre dets skærepunkt og dermed påvirke effektivitetsniveauerne.
Så snart gylle kommer ind i en cyklon, det drives til rotation af centrifugalkraft og begynder at danne en hvirvel inde i dets cylindriske kammer. Tyngre partikler falder ned i tøndedelen for at komme ud gennem dens spids, mens lettere materialer trækkes ind i midten af hvirvelen ved indadgående væskebevægelse og transporteres mod dens overløbsudløb.
Gyllekoncentration
Hydrocyklonadskillelse kræver en vis mængde internt tryk, der skal skabes i cyklonen for at opnå succes. Gylles tæthed, volumen tilført det og størrelse spiller alle en integreret rolle i at skabe denne centrifugalkraft – skubber tungere partikler mod midten i stedet for mod dets spids og ud af overløbsudløbet.
Lav foderkoncentration kan resultere i grovere adskillelse, mens højt fødetryk giver finere resultater. Desuden, indløbsstørrelse kan have stor indflydelse på adskillelsesresultater; større indløb øger kapaciteten.
Yang et al. udført forskning for at evaluere separationsydelsen af hydrocykloner med forskellige hoveddiametre ved at anvende både simulerings- og eksperimentmetoder. Deres resultater viste, at når de bruges til at adskille gylle i mindre jævnstrøms-hydrocykloner ved overløbsudløb, øges koncentrationen gradvist, mens den falder i længere områder væk fra cyklonens spids., hvilket tyder på, at disse hydrocykloner opnår forbedret separationseffektivitet.
Vortex Finder
Fodermateriale indføres tangentielt ind i cyklonen og spindes for at generere centrifugalkraft, som adskiller tungere partikler fra lettere partikler, med lettere dem, der kommer ud gennem et overløbsudløb, mens de er grovere, tungere partikler kommer ud via et underløbsudløb.
Partikelskæringsstørrelsen i en hydrocyklon påvirkes af mange variabler, såsom dens indløbshastighed, kortslutte flowhastighedsforhold og separationseffektivitet. At vurdere disse påvirkninger på partikelskæringsstørrelse i hydrocykloner, en model ved hjælp af Reynolds Stress-analyse og Volume of Fluid blev brugt til at forudsige dens separationsproces.
Resultater indikerede, at indløbshastighed og Vortex Finder-længde har den største effekt på partikelskæringsstørrelsen. En længere Vortex Finder kunne reducere tryktab og aksiale/tangentielle/radiale hastigheder, men ville øge udsvingene i AVWZ; tykkere vægge kan stadig hjælpe med at reducere disse faktorer, har dog mindre effekt på cirkulationsflowet i præ-adskillelsesrum.