הידרוציקלונים – שיפור היעילות בסיווג והפרדת חומרים

הידרוציקלונים משמשים להפרדת חומרים באמצעות כוח צנטריפוגלי. שלבים קלים עם צפיפות נמוכה יותר נעים בצורת ספירלה לכיוון יציאת הגלישה בעוד שלבים כבדים עם צפיפות גבוהה יותר נעים לכיוון המרכז ונפלטים דרך יציאות תחתית.

עקומות ממוצעות של ערך OC ביציאת הגלישה ממחישות מגמות משתנות ככל שה-Dc עולה.

קצב זרימה

חומר הזנה מוזן באופן משיק לתוך ההידרוציקלון בלחץ וגורם לכוחות צנטריפוגליים לנוע כלפי מעלה ומטה לאורך הדופן החרוטית שלו., דחיפת שלבים כבדים יותר כלפי מעלה ומטה בתגובה. עם כל ירידה בקוטר מגיעה עלייה במהירות להפרדה מירבית; מוצקים מרוכזים יוצאים בקודקוד.

יש לקבוע קצב זרימה מתאים על מנת לייצר את ריכוז החומר הרצוי בהצפה. שינויים במהירות יכולים לשנות את מסלולי החלקיקים בתוך זרימת מערבולת פנימית וחיצונית כאחד, בסופו של דבר משנה את יחס הפיצול.

Bicalho וחב' דיווחו שהגדלת קצב זרימת ההזנה בתוך פרמטרים מסוימים יכולה לחזק את שדות הכוח הצנטריפוגליים ולהגביר את יעילות ההפרדה הכוללת, אך חריגה מהפרמטרים הללו עשויה להפחית את זמן השמירה האפקטיבי של חלקיקים ויחס פיצול טיפות. לָכֵן, יש לשמור תיעוד נאות כדי לזהות חריגות או ירידה בביצועים ולהעריך אם יש לנקוט בפעולות תחזוקה כדי לשחזר ביצועים מיטביים.

לַחַץ

רפש מוכנס באופן משיק לאזור הגלילי של ציקלון במהירות גבוהה ואז מואץ על ידי הגיאומטריה והלחץ שלו כדי לייצר כוח צנטריפוגלי עז, יצירת הפרדה בין רכיבים קלים לכבדים של תרחיץ, עם חלקיקים כבדים שיוצאים דרך הצפה מיציאת השיא שלו בעוד שרכיבים קלים יותר ממשיכים ליפול לבסיס הגליל שם הם נאספים.

לחץ הזנה מוגבר משפיע על הגברת יעילות ההפרדה וריכוז התת זרימה על ידי שינוי זרימת המערבולת הפנימית והחיצונית כאחד., ובכך לייצר יחס פיצול גבוה יותר.

מערבולות מוגזמות עלולה ליצור שחיקה בתוך הידרוציקלון שמותיר אחריו ספירלות בלאי בספוגית שלו ועלולה לגרום לחבלים בזרימה התחתונה שלו., כך שהערכה קבועה של הביצועים של כל הידרוציקלון חייבת להתבצע ולהשוות מול רישומי תחזוקה או מפרטי יצרן כדי לזהות סטיות או השפלה. שמירת תיעוד עוזרת לזהות כל בעיה חוזרת במהירות, כך שצוות התחזוקה יכול לתכנן בהתאם.

אורך ציקלון

אורך הציקלון הוא גורם חיוני בכל הנוגע לשיפור סיווג החומרים ויעילות ההפרדה, כפי שהוא קובע כמה כוח צנטריפוגלי יופעל על חלקיקים בתוכו. באופן כללי, ככל שאורכו ארוך יותר, ככל שתהליך ההפרדה שלו נעשה שלם יותר.

חלקיקים גדולים מעוכבים זמנית לפני שהם נכנסים לציקלון, בעוד שקטנים יותר מואצים במהירות גבוהה – מה שמוביל למהירות כניסה נמוכה עבור חלקיקים גדולים יותר, מה שעוזר למזער שחיקה ולהאריך את תוחלת החיים של ציקלון.

האורך האידיאלי להפרדת החומר תלוי בגודל החיתוך הרצוי שלו. כאשר מיושם על יישומי מינרלים, לְדוּגמָה, זה בדרך כלל אומר בחירת גודל חתך שבו רוב המוצקים מדווחים לזרם הגלישה ורק חלקם לזרם התחתית; בדרך כלל גודל חיתוך יעד זה קובע באיזה קוטר ציקלון להשתמש בכל יישום.

מאתר וורטקס

מוצאי וורטקס הם מרכיב אינטגרלי של הפרדת ציקלון יעילה. הם פועלים כממשק בין כוח צנטריפוגלי צוות וכוח גרירה של צוות – דומה למשיכה בין שני דגלים הקשורים בשני קצות חבל. כאשר צוות צנטריפוגל מושך חלקיקים קרוב יותר לכיוון פגז הציקלון בזמן שצוות דראג דוחף.

זה מסביר מדוע לעיצוב קטע הכניסה וזווית החרוט יש השפעה על חדות הסיווג. לְמָשָׁל, כניסת קשת יוצרת האצה רדיאלית חזקה יותר והשפעות קדם-סיווג המסייעות בשמירה על Cc (דְמוּת 17).

גם משאבות המזינות ציקלונים ממלאות חלק בלתי נפרד בקיבולת ובנקודת החיתוך שלה, מכיוון שהמהירות שלהם משנה את קצב הזרימה והלחץ המזינים את הציקלון, בסופו של דבר משנה את מאפייני ההפרדה שלו; לְמָשָׁל, הפחתת מהירות המשאבה גורמת לחיתוך גס יותר, תוך הגדלת זה יכול לייצר עדינים יותר; הקיבולת נקבעת גם על פי גודל הקודקוד שלו.