Tsükloni eraldaja – Suurepärane tõhusus tahke vedeliku eraldamiseks
Hüdrotsükloni voolu saab kirjeldada mittelineaarsete osadiferentsiaalvõrrandite komplektiga. Selle seadme üksikasjalikult modelleerimisel, ennustused läga kontsentratsiooniprofiili kohta, aksiaalsed ja radiaalsed libisemiskiirused, suuruse klassifikatsiooni jõudlus sisaldub selle mudeli osana.
Tsüklonide jõudlus on väga erinev, sõltuvalt paljudest muutujatest, näiteks koonuse suurusest, väljumismõõtmed ja etteanderõhk. Eraldamise eesmärgil rõhu seadistuste kaalumisel on oluline meeles pidada, et kõrgem rõhk tekitab jämedamaid lõikeid, samas kui madalam rõhk tekitab peenemaid lõikeid.
Tsükloni tsentrifugaaljõud
Hüdrotsüklonid kasutavad tsentrifugaaljõudu, et eraldada suspensioon kaheks komponendiks. Suurema tihedusega osakesed rändavad külgede poole ja väljuvad läbi nende põhja väljalaskeava, samas kui väiksema tihedusega osakesed liiguvad ülespoole keeriseotsija poole ja tipuava kaudu välja. (allavool).
Arvutuslikku vedeliku dünaamikat kasutatakse osakeste liikumise jälgimiseks tsükloniseparaatoris. Teadlased kasutavad seda lähenemisviisi mitmefaasilise voolu liikumise täpseks arvutamiseks ja nende mõju hindamiseks eraldamise efektiivsusele [30].
Tsükloniseparaatori jõudlust mõjutavad paljud tegurid, sealhulgas toiterõhk, osakeste suurus ja tihedus, läga kontsentratsioon ja tsükloni enda geomeetria. Suurem tipu suurus või pikem koonuse nurk võib parandada eraldamise efektiivsust, hoides samal ajal pea kadu sobivas vahemikus, et tagada õige toimimine; väiksem peakadu põhjustab vähem kulumist, mis pikendab aja jooksul selle eluiga.
Tsükloni nurk
Tsükloni eraldaja geomeetria mängib selle eraldamisprotsessis lahutamatut osa. Sisselaskeava, koonuse nurk ja tühjendusläbimõõt mõjutavad kõik selle jõudlust.
Uuringud on näidanud, et tsükloniseparaatori sisselaskenurk mõjutab oluliselt selle eraldamise efektiivsust. Kui selle sisselaskekanal on reguleeritud nüri nurga alla, osakeste suuruse jaotus muutub [48].
Temperatuur võib samuti tsükloni jõudlust negatiivselt mõjutada. Kui sisendkanali temperatuurid tõusevad, osakeste voogude dünaamiline viskoossus tõuseb, mille tulemuseks on madalam eraldamise efektiivsus.
Pikkus ja kõrgus võivad mängida lahutamatut osa selles, kuidas tsüklonid protsessivedelikke eraldavad, pikemate koonuseosadega, mis eraldavad peenemat, samas kui lühematel jämedamad lõiked. Tsükloni valimisel on mõistlik sobitada selle pikkus protsessivedeliku soovitud osakeste suuruse jaotusega, et valida oma rakenduse jaoks sobiva suurusega ühik.
Tsükloni pikkus
Hüdrotsüklonid sisenevad lägasse suhteliselt suure kiirusega tangentsiaalses suunas ja liigutavad seda allapoole, lõpuks jaguneb kaheks vooluks – tihedamad osakesed väljuvad rejekteeritud poolelt piiratud vedelikuga, samas kui peenemad või kergemad osakesed väljuvad ülevoolu poolelt ja kogutakse gravitatsiooni toimel vedelikuna.
Hüdrotsüklonseparaatori jõudlus sõltub paljudest muutujatest, sealhulgas osakeste suurus, tahkete ainete tihedus ja kontsentratsioon lägas. Toitesurve mõjutab ka jõudlust: suurenenud toiterõhk suurendab tsentrifugaaljõudu, mis parandab eraldamise efektiivsust, kuid võib suurendada seadme kulumist.
Ka pikkus mängib jõudluses lahutamatut osa; suuremad tsüklonid toodavad jämedamaid lõike, samas kui väiksemad tsüklonid tagavad suurema osakeste eraldamise täpsuse. Lisaks, pikemad tsüklonid on suurendanud turbulentsi ja segavat energiavajadust, mis nõuab tööks täiendavat energiatarbimist, muutes need seega kulukamaks kui lühemad ühikud.
Tsükloni rõhk
Tsüklonseparaatorid on ette nähtud peente osakeste (nt liiva) eemaldamiseks protsessivedelike süsteemidest ja takistavad neil soojusvahetite ummistumist, jahutusveesüsteemid, klapid, düüsid või pumbad, suunates need trahvid eemale.
Kui suspensioon siseneb tangentsiaalse vooluga tsüklonisse, seda kiirendab kiiresti tsentrifugaaljõud, mis surutakse tsentrifugaalkiirenduse abil vastu selle seinu. Suur, Tihedamad osakesed eraldatakse ja väljutatakse läbi ülevoolu, samas kui peenemad ja kergemad osakesed settivad põhja ja lahkuvad läbi allavoolu.
Mõõtmed, toiterõhk ja tahkete ainete kontsentratsioon mängivad lahutamatut osa mis tahes tsüklonisüsteemi eraldamise efektiivsuses. Hoides need muutujad võimalikult stabiilsena, tsükloni jõudlus suureneb oluliselt. Eraldussüsteemide tõhusal ja korrektsel kavandamisel ja tõrkeotsingul on võtmetähtsusega nende vastasmõju ja mõju mõistmine separaatori jõudlusele. Lisaks, mõistmine, kuidas taseme juhtimine mõjutab sisselaskeava ja udu eemaldamise tsüklonite tööd, aitab diagnoosida selliseid probleeme nagu halb eraldusvõime, vedeliku ülekandmine naaberanumatesse või pumbagaasi lukustamise probleemid kiiremini ja täpsemalt.