Hidrociclones para una separación eficiente de líquidos y sólidos

Los hidrociclones están diseñados para mejorar el rendimiento de la separación y al mismo tiempo reducir el consumo de energía al alterar el flujo de fluido dentro del dispositivo..

La separación primaria tiene lugar en la sección cilíndrica de un ciclón antes de que las partículas entren en la sección cónica para procesos de separación adicionales que dependen de la densidad de alimentación..

Geometría del ciclón

Un ciclón es un equipo circular que utiliza fuerza centrífuga para separar partículas o gotas más grandes de un medio.. Cuando su fuerza centrífuga excede la fuerza de arrastre de los fluidos., Las partículas más grandes o más densas salen a través de una salida superior en la parte superior., mientras que las partículas más finas o rechazadas salen a través de salidas de rechazo inferiores en la base.

Los diseños de entrada tangencial promueven una fuerte formación de vórtices, Aumento de la eficiencia de separación. Además, El diseño evita el flujo de cortocircuito que se produce cuando el gas a alta velocidad ingresa al separador..

Para una máxima eficiencia de separación, El cuerpo/barril de un ciclón debe tener el tamaño adecuado para garantizar una eficiencia de separación óptima.. Para determinar esto, busque un ligero rocío en abanico a medida que el material sale del vértice del ciclón; esto indica que ha sido dimensionado correctamente. Si, por el contrario, el material se escapa por debajo del separador,, aumentar la presión/flujo de alimentación o disminuir el tamaño de corte (es decir. engrosarlo).

Ranuras de desbordamiento

El diseño de las rendijas de desbordamiento tiene una enorme influencia en la eficiencia de separación del hidrociclón y en la relación de división.. En general, El rendimiento aumenta al aumentar el ancho de la ranura de desbordamiento y al disminuir el ancho de la ranura de flujo inferior..

Cuando se alimenta a un ciclón, la lechada gira dentro de sus paredes cilíndricas creando fuerza centrífuga para clasificar los materiales por densidad. Las partículas pesadas chocan contra la pared y son arrastradas hacia abajo a través de un tubo de salida llamado buscador de vórtices antes de salir a través de un tubo de salida inferior.; los pesados ​​quedan atrapados contra él y, por lo tanto, se acumulan allí hasta que son desbordados a través del buscador de vórtices o el tubo de salida del buscador de vórtices..

Para una eficiencia óptima de un hidrociclón, Se debe alcanzar una relación óptima entre la velocidad axial y tangencial para minimizar la intensidad de la turbulencia y las pérdidas de energía dentro de sus paredes, así como permitir que las partículas ligeras accedan a suficiente fuerza centrífuga para llegar a su salida de desbordamiento..

Ángulos de orificio

Cuando se alimenta tangencialmente a un cilindro ciclónico, su acción giratoria convierte la velocidad del líquido en fuerza centrífuga que atrae las partículas más pesadas hacia la pared mientras que las partículas más finas y ligeras se aglomeran y forman una espiral hacia arriba para salir por su salida de desbordamiento superior.; Las partículas más pesadas y gruesas luego caen hacia atrás en su salida de rechazo inferior con algo de líquido a través de un tubo de extensión. (llamado buscador de vórtices).

La separación con hidrociclón se puede hacer más efectiva utilizando patrones de flujo no cortantes que minimicen las fuerzas cortantes.; Los diseños sin cortes pueden ofrecer otras ventajas sobre los medios de filtración tradicionales, como una mayor vida útil del refrigerante.. Al diseñar el sistema., sin embargo, También se debe considerar el corte..

Distribución de velocidad axial

Cuando la fuerza centrífuga puede superar las fuerzas de fricción experimentadas por el fluido, Las partículas pesadas se separan del líquido y salen a través de una salida inferior axial. (bajo flujo) mientras que los líquidos más ligeros entran por una salida superior de un hidrociclón (rebosar).

Un ciclón presenta dos salidas en su eje axial.; uno en la parte inferior conocido como “lado rechazado,” y otra salida más grande en la parte superior conocida como “lado de desbordamiento.” La inyección tangencial en su cámara cilíndrica crea un patrón de flujo arremolinado; La descarga desde el lado del desbordamiento pasa a través de un tubo axial que se proyecta desde el vértice del ciclón..

Sin embargo, Las características inherentes del flujo de fluido conducen a una separación imperfecta y a una pérdida de energía independientemente de la geometría.. Apuntando a un diseño óptimo, Se han propuesto y probado varios diseños de mejora del flujo de fluidos. – como insertar un cuerpo central9, cone11 interno, tubos de doble rebosadero12-13, cono hendido14 y tapa de rebose15, por ejemplo; Todos han demostrado reducir el diámetro del núcleo de aire al tiempo que aumentan el rendimiento de clasificación del tamaño de partículas..