מפריד ציקלון – יעילות מעולה להפרדת נוזלים מוצקים

ניתן לתאר את זרימת ההידרוציקלון על ידי קבוצה של משוואות דיפרנציאליות חלקיות לא ליניאריות. כאשר מדגמים מכשיר זה בפירוט, תחזיות לגבי פרופיל ריכוז הרחצה, מהירויות החלקה צירית ורדיאלית, ביצועי סיווג גודל כלולים כחלק מהדגם שלו.

ציקלונים משתנים מאוד בביצועיהם בהתאם למשתנים רבים כמו גודל החרוט שלהם, מידות יציאה ולחץ הזנה. כאשר בוחנים הגדרות לחץ למטרות הפרדה, חשוב לזכור שלחץ גבוה יותר ייצור חתכים גסים יותר בעוד לחץ נמוך יותר מייצר עדינים יותר.

הכוח הצנטריפוגלי של הציקלון

הידרוציקלונים משתמשים בכוח צנטריפוגלי כדי להפריד את ההשעיה לשני מרכיבים. חלקיקים בעלי צפיפות גבוהה יותר נודדים לכיוון הצדדים ונפלטים דרך המוצא התחתון שלהם בעוד שחלקיקים בצפיפות נמוכה יותר נעים כלפי מעלה לעבר מאתר מערבולת ויוצאים דרך פתח קודקוד (תת זרימה).

דינמיקת נוזלים חישובית משמשת כדי לצפות בתנועת חלקיקים בתוך מפריד ציקלון. חוקרים משתמשים בגישה זו כדי לחשב במדויק תנועות זרימה רב-פאזיות ולהעריך את השפעתן על יעילות ההפרדה [30].

גורמים רבים משפיעים על הביצועים של מפריד ציקלון, כולל לחץ הזנה, גודל וצפיפות החלקיקים, ריכוז הרחצה והגיאומטריה של הציקלון עצמו. גודל קודקוד גדול יותר או זווית חרוט ארוכה יותר עשויים לשפר את יעילות ההפרדה תוך שמירה על אובדן ראש בטווח מקובל כדי להבטיח פעולה תקינה; אובדן ראש נמוך יותר מוביל לבלאי קטן יותר מה שיאריך את תוחלת החיים שלו לאורך זמן.

הזווית של הציקלון

לגיאומטריה של מפריד ציקלון יש חלק בלתי נפרד בתהליך ההפרדה שלו. הכניסה, לזווית החרוט ולקוטר הפריקה יש השפעה על הביצועים שלו.

מחקרים הוכיחו כי זווית הכניסה של מפריד ציקלון משפיעה באופן משמעותי על יעילות ההפרדה שלו. כאשר צינור הכניסה שלו מותאם בזווית קהה, שינויים בחלוקת גודל החלקיקים [48].

לטמפרטורה יכולה גם להיות השפעה שלילית על ביצועי הציקלון. כאשר טמפרטורות צינור הכניסה עולות, צמיגות דינמית של זרמי חלקיקים עולה וכתוצאה מכך יעילות הפרדה נמוכה יותר.

אורך וגובה יכולים לשחק חלק בלתי נפרד באופן שבו ציקלונים מפרידים בין נוזלי תהליך, עם חלקי חרוט ארוכים יותר המייצרים הפרדה עדינה יותר ואילו קצרים יותר מייצרים חתכים גסים יותר. בעת בחירת ציקלון, כדאי להתאים את אורכו לפיזור גודל החלקיקים הרצוי של נוזל התהליך כדי לבחור יחידה בגודל המתאים ליישום שלך.

אורך הציקלון

הידרוציקלונים פועלים על ידי כניסה לתרחיץ במהירות גבוהה יחסית בכיוון משיק והזזתה כלפי מטה, בסופו של דבר נפרדים לשני זרמים – חלקיקים צפופים יותר יוצאים בצד הדחה עם נוזל מוגבל, בעוד שחלקיקים עדינים או קלים יותר עוברים מהצד של ההצפה ונאספים כנוזל על ידי כוח הכבידה.

ביצועי הידרו ציקלון מפרידים תלויים במשתנים רבים, כולל גודל החלקיקים, צפיפות וריכוז מוצקים בתמיסה. ללחץ הזנה יש גם השפעה על הביצועים: לחץ הזנה מוגבר מגביר את הכוח הצנטריפוגלי אשר משפר את יעילות ההפרדה אך עשוי להגביר את הבלאי של המכשיר.

גם לאורך יש חלק בלתי נפרד בביצועים; ציקלונים גדולים יותר מייצרים גדלי חיתוך גסים יותר ואילו ציקלונים קטנים יותר מספקים דיוק גדול יותר של הפרדת חלקיקים. יֶתֶר עַל כֵּן, ציקלונים ארוכים יותר הגדילו את המערבולת וערבובי האנרגיה הדורשים צריכת חשמל נוספת לפעולה, ובכך הופך אותם ליקרים יותר מאשר יחידות קצרות יותר.

לחץ הציקלון

מפרידי ציקלון נועדו להסיר חלקיקים עדינים כגון חול ממערכות נוזל תהליך ולמנוע מהם לסתום מחליפי חום, מערכות מי קירור, שסתומים, חרירים או משאבות על ידי הפניית הקנסות הללו.

כשהמתלה נכנס לציקלון בזרימה משיקית, הוא מואץ במהירות על ידי כוח צנטריפוגלי כדי להיאלץ על קירותיו על ידי תאוצה צנטריפוגלית. גָדוֹל, החלקיקים הצפופים ביותר מופרדים ונפלטים דרך הגלישה בעוד שחלקיקים עדינים וקלים יותר מתיישבים לתחתית ויוצאים דרך זרימה תת-קרקעית.

מידות, לחץ הזנה וריכוז מוצקים משחקים חלק בלתי נפרד ביעילות ההפרדה עבור כל מערכת ציקלון. על ידי שמירה על משתנים אלה יציבים ככל האפשר, ביצועי הציקלון יגדלו באופן משמעותי. הבנת האינטראקציות וההשפעות שלהם על ביצועי המפריד היא המפתח בתכנון ופתרון בעיות של מערכות הפרדה בצורה יעילה ונכונה. יֶתֶר עַל כֵּן, ההבנה כיצד בקרת רמות משפיעה על פעולת ציקלון כניסת ושחרור ערפול עוזרת לאבחן בעיות כמו ביצועי הפרדה גרועים, העברת נוזלים לכלי שיט סמוכים או בעיות נעילת גז משאבת במהירות ובדייקנות רבה יותר.