Hydrosyklonit – Tehokas erottelu tehostettua käsittelyä varten
Hydrosyklonit käyttävät nesteen nopeutta muuntumaan pyöriväksi liikkeeksi, raskaammat tai tiheämmät hiukkaset kiertävät spiraalia sisäseinän ympäri, kunnes ne poistuvat rajoitetun aksiaalisen pohjan kautta alivirtauksena, kun taas hienommat hiukkaset poistuvat aksiaalisen yläpoistoaukon kautta ylivuotona.
Syklonien erottelutehokkuus riippuu useista tärkeistä suunnittelu- ja toimintamuuttujista, joita käsitellään tässä lajien erottelutehokkuuteen vaikuttavina tekijöinä (GSE).
Koko ja tiheys
Hydrosyklonit käyttävät kokoa ja tiheyttä materiaalien erottamiseen. Raskaammat hiukkaset jäävät loukkuun seiniä vasten, poistu sitten pohjassa olevan alivirtausaukon kautta. Kevyempiä hienojakoisempia hiukkasia jäävät ripustettuna lähelle yläosaa ja ne poistuvat ylivuotoaukkojen kautta (kutsutaan myös tappeiksi) eri korkeuksilla riippuen loppupään sovellustarpeista.
Erotuskyky sykloneissa riippuu sen sisäisestä virtauskentästä, jota voidaan säätää optimoimalla sen rakennetta tai muuttamalla toimintaparametreja. Syklonin yli kulkevalla syöttönopeudella ja paine-erolla on erityinen vaikutus syntyvään keskipakovoimaan.
Tulopaineen ja syöttövirtausnopeuden välinen johdonmukaisuus auttaa minimoimaan hiukkasten viipymäajan syklonissa, ja sen valitseminen, jolla on suuri kärjen halkaisija, auttaa minimoimaan köyttämisen riskiä, joka syntyy, kun materiaalia tulee samanaikaisesti sekä yli- että alivuotoaukkoon.
Painehäviö
Hydrosyklonit voivat tukkeutua kiinteillä epäpuhtauksilla, aiheuttaa vakavia toiminta- ja laiteongelmia, kuten syöttöpumppuja. Niiden vuorausten säännöllinen tarkastus kulumisen varalta on avainasemassa tämän riskin vähentämisessä.
Tehokkaan erotusprosessin saavuttamiseksi, syklonin halkaisija on valittava huolellisesti sen käyttötarkoituksen mukaan. Lisäksi, vaihtuvia virtausnopeuksia tai tonneja tunnissa (tph) voi muuttaa sen leikkauspistettä ja siten vaikuttaa tehokkuustasoon.
Heti kun liete pääsee sykloniin, se työntyy pyörimään keskipakovoiman vaikutuksesta ja alkaa muodostaa pyörteen sylinterimäisessä kammiossaan. Raskaammat hiukkaset putoavat alas piippuosasta poistuakseen sen huipun läpi, kun taas kevyet materiaalit vedetään sisään pyörteen keskelle nesteen sisäänpäin liikkeellä ja kuljetetaan kohti sen ylivuotoa..
Lietteen pitoisuus
Hydrosyklonien erottaminen vaatii tietyn määrän sisäistä painetta, joka on luotava syklonin sisällä onnistumisen saavuttamiseksi. Lietteen tiheys, siihen syötetyllä tilavuudella ja koolla on olennainen rooli tämän keskipakovoiman luomisessa – työntämällä raskaampia hiukkasia kohti keskustaa eikä sen huippua kohti ja ulos ylivuotoaukosta.
Matala syöttöpitoisuus voi johtaa karkeampaan erottumiseen, kun taas korkea syöttöpaine tuottaa hienompia tuloksia. Lisäksi, sisääntulon koolla voi olla suuri vaikutus erottelutuloksiin; suuremmat tuloaukot lisäävät kapasiteettia.
Yang et ai. suoritti tutkimusta arvioidakseen eri halkaisijaltaan erilaisten hydrosyklonien erotuskykyä käyttämällä sekä simulaatio- että koemenetelmiä. Heidän tulokset osoittivat, että kun sitä käytetään lietteen erottamiseen pienemmiksi Dc-hydrosykloneiksi ylivuodon poistoaukossa, pitoisuus kasvaa vähitellen, kun taas se pienenee kauempana syklonin huipusta., viittaa siihen, että nämä hydrosyklonit saavuttavat paremman erotustehokkuuden.
Vortex Finder
Sykloniin syötetään tangentiaalisesti syöttömateriaalia ja kehrätään keskipakovoiman muodostamiseksi, joka erottaa raskaammat hiukkaset kevyemmistä., kevyemmät lähtevät ylivuotoaukon kautta karkeammin, raskaammat hiukkaset poistuvat alivirtausaukon kautta.
Hiukkasten leikkauskoko hydrosyklonissa vaikuttaa moniin muuttujiin, kuten sen tulonopeus, oikosulkuvirtaussuhteet ja erotustehokkuus. Arvioida näitä vaikutuksia hiukkasten leikkauskokoon hydrosykloneissa, Sen erotusprosessin ennustamiseen käytettiin mallia, jossa käytettiin Reynoldsin stressianalyysiä ja Volume of Fluidia.
Tulokset osoittivat, että sisääntulonopeudella ja Vortex Finderin pituudella on suurin vaikutus hiukkasten leikkauskokoon. Pidempi Vortex Finder voisi vähentää paineen pudotusta ja aksiaalisia/tangentiaalisia/radiaalisia nopeuksia, mutta lisäisi AVWZ:n vaihteluita; paksummat seinät voivat silti auttaa vähentämään näitä tekijöitä, mutta niillä on vähemmän vaikutusta kiertovirtaukseen esierottelutiloissa.