Hidrociclóns – Separación efectiva para o procesamento mellorado
Os hidrociclóns usan a velocidade do líquido para converterse en movemento rotatorio, con partículas máis pesadas ou densas en espiral ao redor da parede interior ata saír por unha saída inferior axial restrinxida como subfluxo., mentres que as partículas máis finas saen a través dunha saída superior axial como desbordamento.
A eficiencia da separación nos ciclóns depende de varias variables clave de deseño e operación, que se discutirán aquí como factores que inciden na eficiencia da separación de rasantes (GSE).
Tamaño e densidade
Os hidrociclóns utilizan o tamaño e a densidade para distinguir os materiais. As partículas máis pesadas quedan atrapadas contra as paredes, despois saia por unha saída de subfluxo na parte inferior. As partículas máis finas máis lixeiras permanecen suspendidas preto da parte superior e son descargadas a través de saídas de desbordamento (tamén chamadas espigas) a diferentes alturas en función das necesidades de aplicación posterior.
O rendemento da separación nos ciclóns depende do seu campo de fluxo interno, que se pode axustar optimizando a súa estrutura ou cambiando os parámetros de funcionamento. O caudal de alimentación e a diferenza de presión a través do ciclón teñen unha influencia particular sobre a forza centrífuga xerada.
A coherencia entre a presión de entrada e o caudal de alimentación axuda a minimizar o tempo de residencia das partículas nun ciclón, e seleccionar un cun diámetro de ápice grande axuda a minimizar o risco de corda que se produce cando o material entra simultáneamente nas saídas de desbordamento e subfluxo..
Caída de presión
Os hidrociclóns poden bloquearse con contaminantes sólidos, creando problemas operativos e de equipos graves como bombas de alimentación. A inspección regular dos seus forros para detectar sinais de desgaste é fundamental para axudar a diminuír este risco.
Para conseguir un proceso de separación eficiente, o diámetro dun ciclón debe seleccionarse coidadosamente segundo a súa aplicación. Ademais, cambios de caudal ou toneladas por hora (tph) pode alterar o seu punto de corte e así afectar os niveis de eficiencia.
Tan pronto como o purín entra nun ciclón, é impulsado en rotación pola forza centrífuga e comeza a formar un vórtice dentro da súa cámara cilíndrica. As partículas máis pesadas caen pola sección do barril para saír polo seu vértice mentres que os materiais máis lixeiros son atraídos ao centro do vórtice polo movemento do fluído cara a dentro e transportados cara á súa saída de desbordamento..
Concentración de purín
A separación de hidrociclóns require unha certa cantidade de presión interna que debe crearse dentro do ciclón para lograr o éxito. Densidade de purín, o volume introducido nel e o tamaño xogan un papel integral na creación desta forza centrífuga – empurrando partículas máis pesadas cara ao centro en lugar de cara ao seu vértice e fóra da saída de desbordamento.
A baixa concentración de alimentación pode producir unha separación máis grosa mentres que a alta presión de alimentación produce resultados máis finos. Ademais, o tamaño da entrada pode ter un gran impacto nos resultados da separación; entradas máis grandes aumentan a capacidade.
Yang et al. realizou investigacións para avaliar o rendemento de separación de hidrociclóns con varios diámetros principais empregando métodos de simulación e experimentos.. Os seus resultados demostraron que cando se usan para separar a pasta en hidrociclóns de Dc máis pequenos na saída de desbordamento a concentración aumenta gradualmente mentres diminúe en áreas máis afastadas do ápice do ciclón., o que suxire que estes hidrociclóns logran unha eficiencia de separación mellorada.
Buscador de vórtices
O material de alimentación introdúcese tanxencialmente no ciclón e xira para xerar forza centrífuga que separa as partículas máis pesadas das máis lixeiras., cos máis lixeiros que saen por unha saída de desbordamento mentres son máis grosos, partículas máis pesadas saen por unha saída de subfluxo.
O tamaño do corte de partículas nun hidrociclón está afectado por moitas variables, como a súa velocidade de entrada, relacións de caudal de curtocircuíto e eficiencia de separación. Avaliar estas influencias no tamaño de partículas cortadas nos hidrociclóns, utilizouse un modelo que utilizaba a análise de tensión de Reynolds e o volume de fluído para predicir o seu proceso de separación.
Os resultados indicaron que a velocidade de entrada e a lonxitude do Vortex Finder teñen o maior efecto sobre o tamaño de corte de partículas. Un buscador de vórtices máis longo podería reducir a caída de presión e as velocidades axiais/tanxenciais/radiais pero aumentaría as flutuacións de AVWZ; paredes máis grosas aínda poderían axudar a reducir estes factores, aínda teñen un menor efecto sobre o fluxo de circulación nos espazos de pre-separación.