Υδροκυκλώνες για Αποτελεσματικό Διαχωρισμό Υγρών Στερεών

Οι υδροκυκλώνες έχουν σχεδιαστεί για να βελτιώνουν την απόδοση διαχωρισμού ενώ ταυτόχρονα μειώνουν την κατανάλωση ενέργειας αλλάζοντας τη ροή του υγρού μέσα στη συσκευή.

Ο πρωτεύων διαχωρισμός λαμβάνει χώρα στο κυλινδρικό τμήμα ενός κυκλώνα πριν τα σωματίδια εισέλθουν στο κωνικό τμήμα για πρόσθετες διαδικασίες διαχωρισμού που εξαρτώνται από την πυκνότητα τροφοδοσίας.

Γεωμετρία Κυκλώνων

Ο κυκλώνας είναι ένα κυκλικό κομμάτι εξοπλισμού που χρησιμοποιεί φυγόκεντρη δύναμη για να διαχωρίσει μεγαλύτερα σωματίδια ή σταγονίδια από ένα μέσο. Όταν η φυγόκεντρη δύναμη του υπερβαίνει τη δύναμη έλξης των ρευστών, μεγαλύτερα ή πυκνότερα σωματίδια φεύγουν από μια επάνω έξοδο στην κορυφή, ενώ τα λεπτότερα ή τα απορριπτόμενα σωματίδια εξέρχονται μέσω χαμηλότερων εξόδων απόρριψης στη βάση.

Τα εφαπτομενικά σχέδια εισόδου προάγουν τον σχηματισμό ισχυρού στροβίλου, αύξηση της αποτελεσματικότητας διαχωρισμού. Επί πλέον, ο σχεδιασμός αποτρέπει τη ροή βραχυκυκλώματος που συμβαίνει όταν αέριο υψηλής ταχύτητας εισέρχεται στον διαχωριστή.

Για μέγιστη απόδοση διαχωρισμού, το σώμα/κάννη ενός κυκλώνα θα πρέπει να έχει το κατάλληλο μέγεθος ώστε να διασφαλίζεται η βέλτιστη απόδοση διαχωρισμού. Για να προσδιοριστεί αυτό, ψάξτε για ένα ελαφρύ σπρέι αερισμού καθώς το υλικό εξέρχεται από την κορυφή του κυκλώνα; αυτό δείχνει ότι έχει το σωστό μέγεθος. Αν αντ' αυτού διαρρέει υλικό από κάτω από το διαχωριστή σας, είτε αυξήστε την πίεση/ροή τροφοδοσίας είτε μειώστε το μέγεθος κοπής (δηλ. χοντρό το).

Σχισμές υπερχείλισης

Ο σχεδιασμός των σχισμών υπερχείλισης έχει τεράστια επίδραση στην απόδοση διαχωρισμού υδροκυκλώνων και στην αναλογία διαχωρισμού. Γενικά, Η απόδοση αυξάνεται με την αύξηση του πλάτους της σχισμής υπερχείλισης και τη μείωση του πλάτους της σχισμής υπορροής.

Όταν τροφοδοτείται σε έναν κυκλώνα, Ο πολτός περιστρέφεται μέσα στα κυλινδρικά του τοιχώματα δημιουργώντας φυγόκεντρη δύναμη για την ταξινόμηση των υλικών κατά πυκνότητα. Βαριά σωματίδια συγκρούονται στον τοίχο και έλκονται προς τα κάτω μέσω ενός σωλήνα εκροής που ονομάζεται ανιχνευτής δίνης πριν εξέλθουν μέσω ενός σωλήνα εξόδου υπορροής; τα βαριά παραμένουν παγιδευμένα πάνω του και έτσι συσσωρεύονται εκεί μέχρι να υπερχειλιστούν μέσω του ανιχνευτή vortex ή του σωλήνα εκροής του ανιχνευτή δίνης.

Για βέλτιστη απόδοση ενός υδροκυκλώνα, πρέπει να επιτευχθεί μια βέλτιστη αναλογία μεταξύ αξονικής και εφαπτομενικής ταχύτητας προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί η ένταση του στροβιλισμού και οι απώλειες ενέργειας εντός των τοιχωμάτων της, καθώς και να επιτραπεί στα σωματίδια φωτός να έχουν πρόσβαση σε επαρκή φυγόκεντρο δύναμη για να φτάσουν στην έξοδο υπερχείλισης.

Γωνίες στομίου

Όταν τροφοδοτείται εφαπτομενικά σε έναν κύλινδρο κυκλώνα, Η περιστρεφόμενη δράση του μετατρέπει την ταχύτητα του υγρού σε φυγόκεντρη δύναμη που έλκει τα βαρύτερα σωματίδια προς τον τοίχο, ενώ τα ελαφρύτερα λεπτότερα σωματίδια συσσωματώνονται και σπειροειδώς προς τα πάνω για να βγουν από την άνω έξοδο υπερχείλισης; βαρύτερα χονδρόκοκκα σωματίδια στη συνέχεια πέφτουν προς τα πίσω στο κάτω μέρος του απορρίπτουν την έξοδο με λίγο υγρό μέσω ενός σωλήνα επέκτασης (ονομάζεται ανιχνευτής δίνης).

Ο διαχωρισμός υδροκυκλώνων μπορεί να γίνει πιο αποτελεσματικός χρησιμοποιώντας μοτίβα ροής χωρίς διάτμηση που ελαχιστοποιούν τις δυνάμεις διάτμησης; Τα σχέδια χωρίς διάτμηση μπορεί να προσφέρουν άλλα πλεονεκτήματα σε σχέση με το παραδοσιακό φιλτράρισμα μέσων όπως αυξημένη διάρκεια ζωής ψυκτικού. Κατά το σχεδιασμό του συστήματος, ωστόσο, πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη η διάτμηση.

Αξονική Κατανομή Ταχύτητας

Όταν η φυγόκεντρος δύναμη μπορεί να ξεπεράσει τις δυνάμεις τριβής που αντιμετωπίζει το ρευστό, Τα βαριά σωματίδια διαχωρίζονται από το υγρό και εξέρχονται από μια αξονική κάτω έξοδο (υπορροή) ενώ ελαφρύτερα υγρά εισέρχονται μέσω μιας άνω εξόδου ενός υδροκυκλώνα (ξεχείλισμα).

Ένας κυκλώνας διαθέτει δύο εξόδους στον αξονικό του άξονα; ένα στο κάτω μέρος γνωστό ως “πλευρά απόρριψης,” και μια άλλη μεγαλύτερη έξοδος στην κορυφή γνωστή ως “πλευρά υπερχείλισης.” Η εφαπτομενική έγχυση στον κυλινδρικό θάλαμο του δημιουργεί ένα μοτίβο ροής στροβιλισμού; Η εκκένωση από την πλευρά υπερχείλισης διέρχεται από έναν αξονικό σωλήνα που προεξέχει από την κορυφή του κυκλώνα.

Ωστόσο, εγγενή χαρακτηριστικά ροής ρευστού οδηγούν σε ατελές διαχωρισμό και απώλεια ενέργειας ανεξάρτητα από τη γεωμετρία. Με στόχο τη βέλτιστη σχεδίαση, έχουν προταθεί και δοκιμαστεί διάφορα σχέδια βελτίωσης της ροής ρευστού – όπως η εισαγωγή ενός κεντρικού σώματος9, εσωτερικός κώνος 11, σωλήνες διπλής υπερχείλισης12-13, σχισμή κώνου14 και κάλυμμα υπερχείλισης15 για παράδειγμα; Όλα έχουν δείξει ότι μειώνουν τη διάμετρο του πυρήνα του αέρα ενώ αυξάνουν την απόδοση ταξινόμησης μεγέθους σωματιδίων.