هیدروسیکلون ها – جداسازی موثر برای پردازش پیشرفته

هیدروسیکلون ها از سرعت مایع برای تبدیل به حرکت چرخشی استفاده می کنند, با ذرات سنگین‌تر یا متراکم‌تر که در اطراف دیواره داخلی مارپیچ می‌شوند تا زمانی که از یک خروجی محوری محدود به عنوان جریان زیرین خارج شوند., در حالی که ذرات ریزتر از طریق یک خروجی بالای محوری به عنوان سرریز خارج می شوند.

کارایی جداسازی در سیکلون ها به چندین متغیر کلیدی طراحی و عملیاتی بستگی دارد, که در اینجا به عنوان عوامل موثر بر کارایی جداسازی گرید مورد بحث قرار خواهد گرفت (GSE).

اندازه و تراکم

هیدروسیکلون ها از اندازه و چگالی برای تشخیص مواد استفاده می کنند. ذرات سنگین تر در مقابل دیوارها به دام می افتند, سپس از طریق یک خروجی زیر جریان در پایین خارج شوید. ذرات ریزتر سبکتر در نزدیکی بالا معلق می مانند و از طریق خروجی های سرریز تخلیه می شوند. (اسپیگوت نیز نامیده می شود) در ارتفاعات مختلف بسته به نیازهای برنامه پایین دست.

عملکرد جداسازی در سیکلون ها به میدان جریان داخلی آن بستگی دارد, که از طریق بهینه سازی ساختار آن یا تغییر پارامترهای عملیاتی قابل تنظیم است. نرخ جریان تغذیه و اختلاف فشار در سراسر سیکلون تأثیر خاصی بر نیروی گریز از مرکز ایجاد می کند.

سازگاری بین فشار ورودی و سرعت جریان خوراک به به حداقل رساندن زمان ماندگاری ذرات در یک سیکلون کمک می کند., و انتخاب یکی با قطر راس زیاد به به حداقل رساندن خطر طناب زدن کمک می کند که زمانی رخ می دهد که مواد به طور همزمان وارد هر دو خروجی سرریز و زیر جریان شوند..

افت فشار

هیدروسیکلون ها می توانند با آلاینده های جامد مسدود شوند, ایجاد مشکلات جدی عملیاتی و تجهیزاتی مانند پمپ های تغذیه. بازرسی منظم آسترهای آنها برای نشانه های سایش در کمک به کاهش این خطر کلیدی است.

برای دستیابی به یک فرآیند جداسازی کارآمد, قطر یک سیکلون باید با توجه به کاربرد آن به دقت انتخاب شود. بعلاوه, تغییر نرخ جریان یا تن در ساعت (tph) ممکن است نقطه برش آن را تغییر دهد و در نتیجه بر سطوح کارایی تأثیر بگذارد.

به محض ورود دوغاب به یک سیکلون, با نیروی گریز از مرکز به سمت چرخش رانده می شود و شروع به تشکیل یک گرداب در داخل محفظه استوانه ای خود می کند.. ذرات سنگین‌تر از قسمت بشکه می‌افتند تا از راس آن خارج شوند، در حالی که مواد سبک‌تر با حرکت سیال به سمت داخل به مرکز گرداب کشیده می‌شوند و به سمت خروجی سرریز آن منتقل می‌شوند..

غلظت دوغاب

جداسازی هیدروسیکلون به مقدار مشخصی از فشار داخلی نیاز دارد که برای رسیدن به موفقیت باید در داخل سیکلون ایجاد شود. چگالی دوغاب, حجم وارد شده به آن و اندازه همگی نقش مهمی در ایجاد این نیروی گریز از مرکز دارند – هل دادن ذرات سنگین تر به سمت مرکز به جای راس آن و خروج از خروجی سرریز.

غلظت پایین خوراک می‌تواند منجر به جداسازی درشت‌تر شود در حالی که فشار خوراک بالا نتایج ظریف‌تری ایجاد می‌کند. بعلاوه, اندازه ورودی می تواند تأثیر زیادی بر نتایج جداسازی داشته باشد; ورودی های بزرگتر ظرفیت را افزایش می دهد.

یانگ و همکاران. پژوهشی برای ارزیابی عملکرد جداسازی هیدروسیکلون ها با قطرهای اصلی مختلف با استفاده از هر دو روش شبیه سازی و آزمایش انجام شد.. نتایج آنها نشان داد که هنگامی که برای جدا کردن دوغاب به هیدروسیکلون های Dc کوچکتر در خروجی سرریز استفاده می شود، غلظت خروجی سرریز به تدریج افزایش می یابد در حالی که در مناطق دورتر از راس سیکلون کاهش می یابد., نشان می دهد که این هیدروسیکلون ها راندمان جداسازی را بهبود می بخشند.

گرداب یاب

مواد خوراکی به صورت مماس وارد سیکلون می شوند و برای تولید نیروی گریز از مرکز چرخانده می شوند که ذرات سنگین تر را از ذرات سبک تر جدا می کند., با فندک‌هایی که از یک خروجی سرریز خارج می‌شوند در حالی که درشت‌تر هستند, ذرات سنگین تر از طریق یک خروجی زیر جریان خارج می شوند.

اندازه برش ذرات در یک هیدروسیکلون تحت تأثیر متغیرهای زیادی است, مانند سرعت ورودی آن, نسبت سرعت جریان اتصال کوتاه و راندمان جداسازی. برای ارزیابی این تأثیرات بر اندازه برش ذرات در هیدروسیکلون, مدلی با استفاده از تحلیل تنش رینولدز و حجم سیال برای پیش‌بینی فرآیند جداسازی آن مورد استفاده قرار گرفت..

نتایج نشان داد که سرعت ورودی و طول گرداب یاب بیشترین تأثیر را بر اندازه برش ذرات دارند.. یک گرداب یاب طولانی تر می تواند افت فشار و سرعت های محوری / مماسی / شعاعی را کاهش دهد اما نوسانات AVWZ را افزایش می دهد.; دیوارهای ضخیم تر همچنان می توانند به کاهش این عوامل کمک کنند, با این حال تأثیر کمتری بر جریان گردش در فضاهای قبل از جداسازی دارند.