Hidrociklone – Učinkovito razdvajanje za poboljšanu obradu
Hidrocikloni koriste brzinu tekućine za pretvaranje u rotacijsko gibanje, s težim ili gušćim česticama koje se spiralno vrte oko unutarnje stijenke dok ne izađu kroz ograničeni aksijalni donji izlaz kao donji tok, dok sitnije čestice izlaze kroz aksijalni gornji izlaz kao preljev.
Učinkovitost odvajanja u ciklonima ovisi o nekoliko ključnih konstrukcijskih i radnih varijabli, o kojima će se ovdje raspravljati kao čimbenicima koji utječu na učinkovitost odvajanja razreda (GSE).
Veličina i gustoća
Hidrocikloni koriste veličinu i gustoću za razlikovanje materijala. Teže čestice ostaju zarobljene na stijenkama, zatim izađite kroz donji ispust na dnu. Lakše sitnije čestice ostaju lebdjeti pri vrhu i ispuštaju se kroz preljevne otvore (nazivaju se i čepovi) na različitim visinama ovisno o potrebama nizvodne primjene.
Učinkovitost odvajanja u ciklonima ovisi o unutarnjem polju protoka, koji se može prilagoditi optimizacijom njegove strukture ili promjenom radnih parametara. Brzina protoka punjenja i razlika tlaka preko ciklona imaju poseban utjecaj na generiranu centrifugalnu silu.
Konzistentnost između ulaznog tlaka i brzine protoka hrane pomaže minimizirati vrijeme zadržavanja čestica u ciklonu, a odabir onog s velikim promjerom vrha pomaže minimizirati rizik od užeta do kojeg dolazi kada materijal istovremeno ulazi u preljevne i donje otvore.
Pad tlaka
Hidrocikloni se mogu blokirati čvrstim zagađivačima, stvarajući ozbiljne probleme s radom i opremom kao što su napojne pumpe. Redovita provjera znakova istrošenosti njihovih obloga ključna je za smanjenje ovog rizika.
Da bi se postigao učinkovit proces odvajanja, promjer ciklona mora biti pažljivo odabran u skladu s njegovom primjenom. Nadalje, mijenjanje protoka ili tona na sat (tph) može promijeniti svoju točku rezanja i tako utjecati na razine učinkovitosti.
Čim gnojnica uđe u ciklon, tjera ga u rotaciju centrifugalna sila i počinje formirati vrtlog unutar svoje cilindrične komore. Teže čestice padaju niz bačvasti dio kako bi izašle kroz njegov vrh, dok se lakši materijali uvlače u središte vrtloga kretanjem tekućine prema unutra i transportiraju prema njegovom izlazu za preljev.
Koncentracija gnojnice
Odvajanje hidrociklona zahtijeva određenu količinu unutarnjeg tlaka koji se mora stvoriti unutar ciklona da bi se postiglo uspješno. Gustoća gnojnice, volumen koji se unosi u njega i veličina igraju sastavnu ulogu u stvaranju ove centrifugalne sile – gurajući teže čestice prema središtu, a ne prema njegovom vrhu i van izlaznog otvora za preljev.
Niska koncentracija punjenja može rezultirati grubljim odvajanjem dok visoki tlak punjenja daje finije rezultate. Nadalje, veličina ulaza može imati veliki utjecaj na rezultate odvajanja; veći ulazi povećavaju kapacitet.
Yang i sur. proveo istraživanje za procjenu učinkovitosti odvajanja hidrociklona s različitim glavnim promjerima korištenjem simulacijskih i eksperimentalnih metoda. Njihovi rezultati pokazali su da kada se koriste za odvajanje gnojnice u manje Dc hidrociklone na izlazu izljeva koncentracija se postupno povećava dok se smanjuje na udaljenijim područjima od vrha ciklona, sugerirajući da ti hidrocikloni postižu poboljšanu učinkovitost odvajanja.
Vortex Finder
Materijal za punjenje se uvodi tangencijalno u ciklon i okreće se kako bi se stvorila centrifugalna sila koja odvaja teže čestice od lakših, pri čemu lakši izlaze kroz preljevni otvor dok su grublji, teže čestice izlaze kroz donji izlaz.
Na veličinu izrezanih čestica u hidrociklonu utječu mnoge varijable, kao što je njegova ulazna brzina, omjeri protoka u kratkom spoju i učinkovitost odvajanja. Za procjenu ovih utjecaja na veličinu rezanja čestica u hidrociklonima, model koji koristi Reynoldsovu analizu naprezanja i volumen tekućine korišten je za predviđanje procesa odvajanja.
Rezultati su pokazali da ulazna brzina i duljina Vortex Findera imaju najveći učinak na veličinu rezanja čestica. Duži Vortex Finder mogao bi smanjiti pad tlaka i aksijalne/tangencijalne/radijalne brzine, ali bi povećao fluktuacije AVWZ-a; deblji zidovi ipak bi mogli pomoći u smanjenju ovih faktora, ali imaju manji učinak na cirkulacijski tok u prostorima prije odvajanja.