Hydrozyklone für eine effiziente Flüssigkeits-Feststoff-Trennung

Hydrozyklone sollen die Trennleistung verbessern und gleichzeitig den Energieverbrauch senken, indem sie den Flüssigkeitsfluss innerhalb des Geräts verändern.

Die Primärabscheidung findet im zylindrischen Abschnitt eines Zyklons statt, bevor die Partikel in den konischen Abschnitt gelangen und dort weitere Trennprozesse durchführen, die von der Futterdichte abhängen.

Zyklongeometrie

Ein Zyklon ist ein kreisförmiges Gerät, das mithilfe der Zentrifugalkraft größere Partikel oder Tröpfchen aus einem Medium trennt. Wenn seine Zentrifugalkraft die Widerstandskraft von Flüssigkeiten übersteigt, Größere oder dichtere Partikel treten durch einen oberen Auslass an der Oberseite aus, während feinere oder zurückgewiesene Partikel über die unteren Ausschussauslässe an der Basis austreten.

Tangentiale Einlasskonstruktionen begünstigen eine starke Wirbelbildung, Erhöhung der Trennleistung. Außerdem, Das Design verhindert einen Kurzschlussfluss, der auftritt, wenn Gas mit hoher Geschwindigkeit in den Abscheider eintritt.

Für maximale Abscheideeffizienz, Der Körper/Zylinder eines Zyklons sollte angemessen dimensioniert sein, um eine optimale Abscheideleistung zu gewährleisten. Um dies festzustellen, Achten Sie auf einen leicht fächernden Sprühnebel, wenn das Material die Spitze des Zyklons verlässt; Dies zeigt an, dass es die richtige Größe hat. Wenn stattdessen Material unterhalb Ihres Abscheiders austritt, entweder den Vorschubdruck/-fluss erhöhen oder die Schnittgröße verringern (d.h. gröber machen).

Überlaufschlitze

Die Gestaltung der Überlaufschlitze hat einen enormen Einfluss auf die Trenneffizienz und das Teilungsverhältnis des Hydrozyklons. Im Allgemeinen, Die Leistung nimmt mit zunehmender Breite des Überlaufschlitzes und abnehmender Breite des Unterlaufschlitzes zu.

Bei Einspeisung in einen Zyklon, Die Gülle rotiert innerhalb ihrer zylindrischen Wände und erzeugt eine Zentrifugalkraft, um die Materialien nach Dichte zu sortieren. Schwere Partikel kollidieren mit der Wand und werden durch ein Ausflussrohr namens Wirbelsucher nach unten gezogen, bevor sie durch ein Unterlauf-Auslassrohr austreten; Schwere Partikel bleiben daran hängen und sammeln sich dort an, bis sie über den Vortex-Finder oder das Vortex-Finder-Abflussrohr überströmt werden.

Für optimale Effizienz eines Hydrozyklons, Es muss ein optimales Verhältnis zwischen Axial- und Tangentialgeschwindigkeit erreicht werden, um die Turbulenzintensität und Energieverluste innerhalb seiner Wände zu minimieren und leichten Partikeln die Möglichkeit zu geben, ausreichend Zentrifugalkraft zu erhalten, um ihren Überlaufauslass zu erreichen.

Öffnungswinkel

Bei tangentialer Einspeisung in einen Zyklonzylinder, Seine Rotationswirkung wandelt die Flüssigkeitsgeschwindigkeit in Zentrifugalkraft um, die schwerere Partikel zur Wand zieht, während leichtere, feinere Partikel agglomerieren und sich spiralförmig nach oben drehen, um durch den oberen Überlaufauslass auszutreten; Schwerere, gröbere Partikel fallen dann mit etwas Flüssigkeit durch ein Verlängerungsrohr nach hinten in den unteren Ausschussauslass (sogenannter Vortex-Finder).

Die Hydrozyklontrennung kann durch scherfreie Strömungsmuster, die die Scherkräfte minimieren, effektiver gestaltet werden; Scherfreie Konstruktionen bieten möglicherweise weitere Vorteile gegenüber herkömmlicher Medienfiltration, wie z. B. eine längere Lebensdauer des Kühlmittels. Beim Entwurf des Systems, Jedoch, Auch die Scherung muss berücksichtigt werden.

Axiale Geschwindigkeitsverteilung

Wenn die Zentrifugalkraft die Reibungskräfte einer Flüssigkeit übertreffen kann, Schwere Partikel werden von der Flüssigkeit getrennt und treten durch einen axialen Bodenauslass aus (Unterlauf) während leichtere Flüssigkeiten durch einen oberen Auslass eines Hydrozyklons eintreten (Überlauf).

Ein Zyklon weist auf seiner Axialachse zwei Auslässe auf; eine auf der Unterseite, bekannt als “Ablehnungsseite,” und ein weiterer größerer Auslass oben, bekannt als “Überlaufseite.” Durch die tangentiale Injektion in die zylindrische Kammer entsteht ein wirbelndes Strömungsmuster; Der Austrag von der Überlaufseite erfolgt durch ein axiales Rohr, das aus der Spitze des Zyklons herausragt.

Jedoch, Die inhärenten Strömungseigenschaften der Flüssigkeit führen unabhängig von der Geometrie zu einer unvollständigen Trennung und einem Energieverlust. Ziel ist ein optimales Design, Es wurden verschiedene Designs zur Verbesserung des Flüssigkeitsflusses vorgeschlagen und getestet – wie etwa das Einsetzen eines Mittelkörpers9, Innenkegel11, Doppelüberlaufrohre12-13, Schlitzkegel14 und Überlaufkappe15 zum Beispiel; Alle haben gezeigt, dass sie den Luftkerndurchmesser verringern und gleichzeitig die Leistung bei der Partikelgrößenklassifizierung verbessern.