هیدروسیکلون ها – جداسازی کارآمد ذرات برای عملکرد بهینه

خوراک دوغاب به صورت مماس به داخل یک سیلندر سیکلون وارد می شود, باعث چرخش آن و ایجاد نیروی گریز از مرکز می شود که ذرات سنگین تر را به سمت دیواره آن وادار می کند در حالی که ذرات سبک تر از خروجی سرریز بالایی آن خارج می شوند..

برای افزایش وضوح جداسازی, یک مدل جدید از یک حلقه شیبدار در صفحه بالایی استفاده می کند, میله مرکزی, و مخروط راس – تجسم مسیر ذرات نتایج شبیه سازی CFD را تأیید می کند.

جداسازی کارآمد ذرات

عملکرد جداسازی هیدروسیکلون به چندین متغیر طراحی و عملیاتی بستگی دارد. این متغیرها شامل طراحی هیدروسیکلون است, اندازه و طول; شرایط عملیاتی مانند نرخ جریان خوراک, فشار و سطح غلظت دوغاب; و همچنین خواص فیزیکی مانند ویسکوزیته چگالی توزیع اندازه ذرات محتویات آن.

کسرهای درشت از طریق نیروهای گریز از مرکز در بخش سیلندر شتاب می گیرند و به سمت مایع حرکت می کنند., در حالی که ریزترها با آن می چرخند و از یک نازل راس در پایین هیدروسیکلون خارج می شوند.. این نازل راس را می توان برای دستیابی به اندازه های برش تنظیم کرد 2.7 وزن مخصوص (SG) تا 400 مش (20یکی).

مدل های سیال متعددی برای تجزیه و تحلیل رفتار جریان در هیدروسیکلون ها به کار گرفته شده است. نظریه های اولیه مبتنی بر نظریه های تعادل و زمان اقامت بودند; مدل‌های ریاضی جدیدتر شامل مؤلفه‌های دینامیک سیالات و ذرات و همچنین روش‌های عددی و تجربی برای بررسی رفتار جریان آن است..

یکی از عوامل موثر بر راندمان جداسازی افت فشار داخلی است. با افزایش غلظت دوغاب, این به دلیل افزایش ویسکوزیته افزایش می یابد; یکی دیگر از عوامل تأثیرگذار راندمان جداسازی شعاع روزنه ای است که با توزیع سرعت مماسی در هیدروسیکلون ها مطابقت دارد. – بنابراین بهینه سازی شعاع روزنه حداکثر راندمان جداسازی را افزایش می دهد.

راندمان بالا

هیدروسیکلون ها از فشار یک مایع ورودی برای تولید نیروی گریز از مرکز و الگوهای جریان استفاده می کنند که ذرات را از مایعات یا دوغاب جدا می کند.. دوغاب از طریق یک درگاه تغذیه مماسی وارد بدنه اصلی یک هیدروسیکلون می شود و سپس به سمت پایین به شکل مخروطی با جریان چرخشی که اینرسی اجزای سنگین تر را افزایش می دهد و آنها را در امتداد محیط خود متمرکز می کند در حالی که اجزای سبک تر به سمت سرریز محوری یا خروجی اسپیگوت برای اهداف گزارش کشیده می شوند، پمپ می شود..

راندمان جداسازی هیدروسیکلون را می توان با استفاده از مدل عملکرد طبقه بندی اندازه تخمین زد, که با دنبال کردن ذرات با اندازه های خاص از نقطه ورود آنها از طریق هیدروسیکلون و خروجی سرریز عمل می کند, جایی که غلظت آنها ثبت می شود. این مدل جنبه هایی مانند هندسه و موازنه نیروهای وارد بر هر ذره را برای پیش بینی چگونگی گسترش مسیر آنها در بر می گیرد..

هیدروسیکلون ها برش های ظریف تری را به عنوان فشار ورودی خود ایجاد می کنند (tph) یا سرعت جریان افزایش می یابد, به دلیل افزایش زاویه مخروط که ذرات را به راس خود نزدیکتر می کند. فشار مایع ورودی نیز با تغییر چگالی بر این نتیجه تأثیر می گذارد; متراکم بیش از حد یک ورودی می تواند از جدا شدن صحیح ذرات جلوگیری کند, منجر به تجمع آلاینده‌ها از حد آستانه مشکل و در نتیجه تبدیل به مشکلی می‌شود که باید با کاهش نرخ جریان و تن‌ها در ساعت سیستم اصلاح شود. – به این ترتیب هیدروسیکلون ها بیش از حد کار نمی کنند!

تعمیر و نگهداری آسان

راندمان جداسازی هیدروسیکلون به اندازه و ویژگی های خوراک آن بستگی دارد, از جمله زاویه مخروط و ارتفاع ارتفاع سیلندر. زاویه مخروط بزرگتر و ارتفاع کوتاه تر، کارایی جداسازی ذرات را افزایش می دهد; علاوه بر این, نوع ذرات جامد مانند آلاینده‌های رشته‌ای بزرگ ممکن است نازل زیر جریان را مسدود کرده و تمام مواد جدا شده را بدون جداسازی هدایت کنند., افزایش سایش داخلی و کاهش راندمان کلی در حالی که مواد جامد پوسته پوسته کوچک می توانند در یک گرداب هوا نفوذ کنند و مشکلات کف کردن را افزایش دهند..

چگالی خوراک بیشتر منجر به توزیع اندازه ذرات باریک تر می شود در حالی که چگالی کمتر مسئول گسترش آن است. سیکلون’ نقاط برش را می توان با تغییر نرخ جریان یا تن در ساعت آنها تنظیم کرد (tph), اگرچه این باید متناسب باقی بماند.

به عنوان بخش کلیدی تعمیر و نگهداری مداوم، اختلاف فشار را در سراسر سیکلون خود نظارت کنید, نظارت بر اختلاف فشار نیز ضروری است. انحراف از محدوده مورد انتظار ممکن است نشان دهنده انسداد باشد, فرسایش یا مسائل عملیاتی که نیاز به توجه دارند – با یک سیستم مانیتورینگ فشار مناسب که بازخورد بلادرنگ را فراهم می کند و به طور کلی از خرابی جلوگیری می کند.

ترک خورده, شکستگی یا هر نشانه دیگری از آسیب ساختاری باید فوراً برطرف شود تا از هدر رفتن مواد جلوگیری شود, جداسازی ناکارآمد و خطرات ایمنی. علاوه بر این, بسیار مهم است که فرسایش یا انسداد جریان سیال مناسب را در اتصالات ورودی و خروجی و همچنین در سطح اپکس/گرداب یاب مسدود کند..

مصرف کم انرژی

هیدروسیکلون ها راه حل های مقرون به صرفه ای برای کاربردهای جداسازی اندازه ذرات در صنایعی مانند معدن هستند., روغن & تصفیه گاز و آب. با استفاده از نیروی گریز از مرکز تولید شده از چرخش سیال در داخل, هیدروسیکلون ها ذرات جامد را بدون قطعات متحرک جذب می کنند – یک رویکرد اقتصادی و ساده برای کاربردهای جداسازی ذرات مانند استخراج.

راندمان جداسازی هیدروسیکلون را می توان بر روی هر یک از دستگاه های حجمی اندازه گیری کرد (%v/v) یا پایه انبوه (%w/w) اساس, با محاسبات حجمی به طور کلی سریعتر و ساده تر است در حالی که محاسبات جرم نتایج دقیق تری ارائه می دهند.

راندمان درجه هیدروسیکلون را می توان به شدت تحت تأثیر سرعت و غلظت حرکت قطرات آن قرار داد. هنگامی که سرعت قطرات افزایش می یابد, نیروی مماسی و اثر گریز از مرکز نیز همینطور است, منجر به بهبود کارایی درجه می شود; اما اگر غلظت قطرات از حد آستانه بهینه فراتر رود، این اثر باطل می شود و راندمان جداسازی به طور قابل توجهی کاهش می یابد..

یکی دیگر از عناصر کلیدی که بر عملکرد هیدروسیکلون تأثیر می گذارد، زاویه مخروطی و طول استوانه ای آن است, معمولا 6 درجه برای هر دو. طول مخروط طولانی تر اغلب عملکرد جداسازی را بهبود می بخشد. بعلاوه, ضروری است که نقطه برش بدون توجه به تغییرات نرخ جریان یا تن در ساعت ثابت بماند (tph), در غیر این صورت تغییرات زیادی در کارایی جداسازی ایجاد خواهد شد; به همین دلیل استفاده از درایوهای سرعت متغیر برای کنترل این دو پارامتر توصیه می شود.