Hidrociclóns para a separación eficiente de sólidos líquidos
Os hidrociclóns están deseñados para mellorar o rendemento de separación ao mesmo tempo que reducen o consumo de enerxía modificando o fluxo de fluído dentro do dispositivo..
A separación primaria ten lugar na sección cilíndrica dun ciclón antes de que as partículas entren na sección cónica para procesos de separación adicionais que dependen da densidade de alimentación..
Xeometría ciclónica
Un ciclón é un equipo circular que usa forza centrífuga para separar partículas ou gotículas máis grandes dun medio.. Cando a súa forza centrífuga supera a forza de arrastre dos fluídos, partículas máis grandes ou máis densas saen por unha saída superior na parte superior, mentres que as partículas máis finas ou rexeitadas saen a través de saídas de rexeitamento máis baixas na base.
Os deseños de entrada tanxencial promoven a formación de vórtices fortes, aumento da eficiencia de separación. Ademais, o deseño evita o fluxo de curtocircuíto que se produce cando o gas de alta velocidade entra no separador.
Para a máxima eficiencia de separación, o corpo/barril dun ciclón debe ter un tamaño adecuado para garantir unha eficiencia de separación óptima. Para determinar isto, busque un lixeiro pulverizador abanico mentres o material sae do vértice do ciclón; isto indica que se dimensionou correctamente. En cambio, se o material se escapa debaixo do seu separador, aumentar a presión/caudal de alimentación ou reducir o tamaño de corte (é dicir. engrosalo).
Fendas de desbordamento
O deseño das fendas de desbordamento ten unha enorme influencia na eficiencia de separación de hidrociclóns e na relación de división. En xeral, O rendemento aumenta ao aumentar o ancho da fenda de desbordamento e a diminución do ancho da fenda de desbordamento.
Cando se alimenta a un ciclón, o purín xira dentro das súas paredes cilíndricas creando forza centrífuga para clasificar os materiais por densidade. As partículas pesadas chocan contra a parede e son arrastradas cara abaixo a través dun tubo de saída chamado buscador de vórtices antes de saír por un tubo de saída inferior.; os pesados permanecen atrapados contra ela e así acumúlanse alí ata que son desbordados mediante o buscador de vórtices ou o tubo de saída do buscador de vórtices..
Para a eficiencia óptima dun hidrociclón, debe acadarse unha relación óptima entre a velocidade axial e a tanxencial para minimizar a intensidade da turbulencia e as perdas de enerxía dentro das súas paredes, así como permitir que as partículas lixeiras accedan á forza centrífuga suficiente para chegar á saída de desbordamento..
Ángulos de orificios
Cando se alimenta tanxencialmente nun cilindro de ciclón, a súa acción de xirar converte a velocidade do líquido en forza centrífuga que tira as partículas máis pesadas cara á parede mentres que as partículas máis lixeiras máis finas aglómanse e espiran cara arriba para saír pola súa saída de desbordamento superior.; As partículas máis pesadas e grosas caen despois cara atrás na súa saída de rechazo inferior cun líquido a través dun tubo de extensión (chamado buscador de vórtices).
A separación de hidrociclóns pódese facer máis eficaz utilizando patróns de fluxo sen cizallamento que minimicen as forzas de cizallamento; Os deseños sen cizalladura poden ofrecer outras vantaxes sobre a filtración de medios tradicionais, como unha maior vida útil do refrixerante. Ao deseñar o sistema, con todo, Tamén hai que ter en conta o corte.
Distribución da velocidade axial
Cando a forza centrífuga pode superar as forzas de rozamento experimentadas polo fluído, as partículas pesadas sepáranse do líquido e saen por unha saída inferior axial (subfluxo) mentres que os líquidos máis lixeiros entran por unha saída superior dun hidrociclón (desbordamento).
Un ciclón presenta dúas saídas no seu eixe axial; unha na parte inferior coñecida como “lado de rexeitamento,” e outra saída máis grande na parte superior coñecida como “lado de desbordamento.” A inxección tanxencial na súa cámara cilíndrica crea un patrón de fluxo arremolinado; A descarga do lado de desbordamento pasa por un tubo axial que se proxecta desde o vértice do ciclón.
Porén, as características de fluxo de fluído inherentes conducen a unha separación imperfecta e á perda de enerxía independentemente da xeometría. Apuntando a un deseño óptimo, propuxéronse e probáronse varios deseños de mellora do fluxo de fluídos – como inserir un corpo central9, cono interior 11, tubos de rebosamento dobre12-13, cono de fenda14 e tapa de desbordamento15, por exemplo; todos demostraron reducir o diámetro do núcleo de aire ao tempo que aumentan o rendemento da clasificación do tamaño das partículas.