هیدروسیکلون برای جداسازی جامدات مایع موثر

هیدروسیکلون‌ها برای افزایش عملکرد جداسازی طراحی شده‌اند و در عین حال مصرف انرژی را با تغییر جریان سیال در دستگاه کاهش می‌دهند..

جداسازی اولیه در بخش استوانه‌ای یک سیکلون قبل از ورود ذرات به بخش مخروطی برای فرآیندهای جداسازی اضافی که به چگالی خوراک بستگی دارد انجام می‌شود..

هندسه سیکلون

سیکلون قطعه ای دایره ای شکل است که از نیروی گریز از مرکز برای جدا کردن ذرات یا قطرات بزرگتر از یک محیط استفاده می کند.. زمانی که نیروی گریز از مرکز آن از نیروی کشش سیالات فراتر رود, ذرات بزرگتر یا متراکم تر از یک خروجی بالایی در بالا خارج می شوند, در حالی که ذرات ریزتر یا رد شده از طریق خروجی های رد پایین در پایه خارج می شوند.

طرح های ورودی مماسی تشکیل گرداب قوی را ترویج می کنند, افزایش راندمان جداسازی. بعلاوه, این طرح از جریان اتصال کوتاه که هنگام ورود گاز با سرعت بالا به جداکننده رخ می دهد جلوگیری می کند.

برای حداکثر راندمان جداسازی, بدنه/شکه سیکلون باید اندازه مناسبی داشته باشد تا از راندمان جداسازی بهینه اطمینان حاصل شود. برای تعیین این, با خروج مواد از راس طوفان، به دنبال یک اسپری بادکش کمی باشید; این نشان می دهد که اندازه آن به درستی انجام شده است. اگر در عوض مواد از زیر جداکننده شما نشت کند, فشار/جریان خوراک را افزایش دهید یا اندازه برش را کاهش دهید (یعنی. آن را درشت کنید).

شکاف های سرریز

طراحی شکاف های سرریز تأثیر زیادی بر راندمان جداسازی هیدروسیکلون و نسبت تقسیم دارد.. به طور کلی, عملکرد با افزایش عرض شکاف سرریز و کاهش عرض شکاف زیر جریان افزایش می یابد.

هنگامی که به یک طوفان تغذیه می شود, دوغاب درون دیواره‌های استوانه‌ای خود می‌چرخد و نیروی گریز از مرکز برای مرتب‌سازی مواد بر اساس چگالی ایجاد می‌کند.. ذرات سنگین به دیوار برخورد می کنند و قبل از خروج از لوله خروجی زیر جریان از طریق یک لوله خروجی به نام vortex finder به پایین کشیده می شوند.; سنگین‌ها در مقابل آن به دام می‌افتند و بنابراین در آنجا جمع می‌شوند تا از طریق گرداب یاب یا لوله خروجی گرداب یاب سرریز شوند..

برای کارایی بهینه یک هیدروسیکلون, یک نسبت بهینه بین سرعت محوری و مماسی باید به دست آید تا شدت تلاطم و تلفات انرژی در دیواره های آن به حداقل برسد و همچنین ذرات نور بتوانند به نیروی گریز از مرکز کافی برای رسیدن به خروجی سرریز خود دسترسی پیدا کنند..

زوایای روزنه

هنگامی که به طور مماس به یک سیلندر سیکلون تغذیه می شود, عمل چرخش آن، سرعت مایع را به نیروی گریز از مرکز تبدیل می کند که ذرات سنگین تر را به سمت دیوار می کشد در حالی که ذرات ریزتر سبک تر تجمع می یابند و به سمت بالا مارپیچ می شوند تا از خروجی سرریز بالای آن خارج شوند.; سپس ذرات درشت‌تر سنگین‌تر به سمت عقب به سمت خروجی پایین آن با مقداری مایع از طریق یک لوله کششی فرو می‌روند. (گرداب یاب نامیده می شود).

جداسازی هیدروسیکلون را می توان با استفاده از الگوهای جریان غیر برشی که نیروهای برشی را به حداقل می رساند مؤثرتر کرد; طرح های بدون برش ممکن است مزایای دیگری نسبت به فیلتراسیون رسانه های سنتی مانند افزایش عمر مایع خنک کننده داشته باشند. هنگام طراحی سیستم, با این حال, برش نیز باید در نظر گرفته شود.

توزیع سرعت محوری

هنگامی که نیروی گریز از مرکز می تواند از نیروهای اصطکاک تجربه شده توسط سیال پیشی بگیرد, ذرات سنگین از مایع جدا شده و از یک خروجی پایین محوری خارج می شوند (زیر سر) در حالی که مایعات سبک تر از خروجی بالایی هیدروسیکلون وارد می شوند (سرریز).

یک سیکلون دارای دو خروجی در محور محوری خود است; یکی در پایین معروف به “طرف رد,” و یک خروجی بزرگتر دیگر در بالا به نام “سمت سرریز” تزریق مماسی به محفظه استوانه‌ای آن یک الگوی جریان چرخشی ایجاد می‌کند; تخلیه از سمت سرریز از طریق یک لوله محوری که از راس سیکلون بیرون زده می شود.

با این حال, خصوصیات ذاتی جریان سیال بدون در نظر گرفتن هندسه منجر به جداسازی ناقص و اتلاف انرژی می شود. با هدف طراحی بهینه, طرح های مختلف افزایش جریان سیال پیشنهاد و آزمایش شده است – مانند قرار دادن بدنه مرکزی 9, مخروط داخلی 11, لوله های سرریز دوبل12-13, به عنوان مثال مخروط شکاف 14 و کلاه سرریز 15; همه نشان داده اند که قطر هسته هوا را کاهش می دهند در حالی که عملکرد طبقه بندی اندازه ذرات را افزایش می دهند.