הידרוציקלונים להפרדת מוצקים נוזליים יעילים

הידרוציקלונים נועדו לשפר את ביצועי ההפרדה ובו זמנית להפחית את צריכת האנרגיה על ידי שינוי זרימת הנוזלים בתוך המכשיר.

הפרדה ראשונית מתרחשת בקטע הגלילי של ציקלון לפני שחלקיקים נכנסים לקטע החרוט לתהליכי הפרדה נוספים התלויים בצפיפות ההזנה.

גיאומטריה של ציקלון

ציקלון הוא ציוד עגול המשתמש בכוח צנטריפוגלי כדי להפריד חלקיקים או טיפות גדולים יותר ממדיום. כאשר הכוח הצנטריפוגלי שלו עולה על כוח הגרירה של נוזלים, חלקיקים גדולים יותר או צפופים יותר יוצאים דרך שקע עליון בחלק העליון, בעוד שחלקיקים עדינים יותר או דחויים יוצאים דרך יציאות דחייה נמוכות יותר בבסיס.

עיצובי כניסה טנגנציאליים מקדמים היווצרות מערבולת חזקה, הגדלת יעילות ההפרדה. יֶתֶר עַל כֵּן, העיצוב מונע זרימת קצר חשמלית המתרחשת כאשר גז במהירות גבוהה נכנס למפריד.

ליעילות הפרדה מקסימלית, הגוף/חבית של ציקלון צריך להיות בגודל מתאים כדי להבטיח יעילות הפרדה מיטבית. כדי לקבוע זאת, חפש תרסיס מניפה קל כאשר החומר יוצא מקודקוד הציקלון; זה מצביע על גודלו הנכון. אם במקום זאת חומר דולף מתחת למפריד שלך במקום זאת, או להגדיל את לחץ/זרימת ההזנה או להקטין את גודל החיתוך (כְּלוֹמַר. לגבש את זה).

חריצי גלישה

לתכנון של חריצי גלישה יש השפעה עצומה על יעילות הפרדת ההידרוציקלון ויחס הפיצול. בִּכלָל, הביצועים עולים עם הגדלת רוחב חריץ הגלישה והקטנת רוחב החריץ התחתון.

כאשר ניזון לתוך ציקלון, slurry rotates within its cylindrical walls creating centrifugal force to sort materials by density. Heavy particles collide against the wall and are pulled down through an outflow pipe called vortex finder before exiting through an underflow outlet pipe; heavy ones remain trapped against it and thus accumulate there until being overflown via vortex finder or the vortex finder outflow pipe.

For optimal efficiency of a hydrocyclone, an optimal ratio between axial and tangential velocity must be attained in order to minimize turbulence intensity and energy losses within its walls as well as enable light particles to access sufficient centrifugal force to reach their overflow outlet.

Orifice Angles

When fed tangentially into a cyclone cylinder, פעולת הסחרור שלו הופכת את מהירות הנוזל לכוח צנטריפוגלי המושך חלקיקים כבדים יותר לכיוון הקיר בעוד שחלקיקים עדינים יותר מתקבצים ומסתחררים כלפי מעלה כדי לצאת דרך מוצא ההצפה העליון שלו.; חלקיקים כבדים יותר ואז נופלים לאחור לתוך מוצא הדחייה התחתון שלו עם קצת נוזל דרך צינור הארכה (נקרא מאתר מערבולת).

ניתן להפוך את הפרדת ההידרוציקלון ליעילה יותר באמצעות דפוסי זרימה ללא גזירה הממזערים את כוחות הגזירה; עיצובים נטולי גזירה עשויים להציע יתרונות אחרים על פני סינון מדיה מסורתית, כגון אורך חיי נוזל קירור. בעת תכנון המערכת, אוּלָם, יש לשקול גם גזירה.

חלוקת מהירות צירית

כאשר כוח צנטריפוגלי יכול לעלות על כוחות החיכוך שחווה נוזל, חלקיקים כבדים מופרדים מהנוזל ויוצאים דרך מוצא תחתון צירי (תת זרימה) בעוד נוזלים קלים יותר נכנסים דרך מוצא עליון של הידרוציקלון (גְלִישָׁה).

ציקלון כולל שני שקעים על הציר הצירי שלו; אחד בתחתית המכונה “צד לדחות,” ועוד שקע גדול יותר בחלק העליון המכונה “צד גלישה.” הזרקה טנגנציאלית לתא הגלילי שלו יוצרת דפוס זרימה מתערבל; פריקה מצד הגלישה עוברת דרך צינור צירי הבולט החוצה מקודקוד הציקלון.

אוּלָם, מאפייני זרימת נוזלים מובנים מובילים להפרדה לא מושלמת ולאובדן אנרגיה ללא קשר לגיאומטריה. מכוון לעיצוב אופטימלי, עיצובים שונים לשיפור זרימת נוזלים הוצעו ונבדקו – כגון הכנסת גוף מרכזי9, קונוס פנימי11, צינורות גלישה כפולים12-13, חרוט חריץ14 ומכסה גלישה15 למשל; כולם הראו כמפחיתים את קוטר ליבת האוויר תוך הגדלת ביצועי סיווג גודל החלקיקים.