Hidrocikloni za učinkovito odvajanje krutih tekućina

Hidrocikloni su dizajnirani za poboljšanje performansi odvajanja uz istovremeno smanjenje potrošnje energije mijenjanjem protoka tekućine unutar uređaja.

Primarno odvajanje odvija se u cilindričnom dijelu ciklona prije nego što čestice uđu u stožasti dio za dodatne procese odvajanja koji ovise o gustoći punjenja.

Geometrija ciklona

Ciklon je kružni dio opreme koji koristi centrifugalnu silu za odvajanje većih čestica ili kapljica iz medija. Kada njegova centrifugalna sila premašuje silu otpora tekućina, veće ili gušće čestice izlaze kroz gornji izlaz na vrhu, dok sitnije ili odbijene čestice izlaze kroz niže otpadne otvore na bazi.

Dizajn tangencijalnog ulaza potiče snažno stvaranje vrtloga, Povećavanje učinkovitosti razdvajanja. Nadalje, dizajn sprječava protok kratkog spoja do kojeg dolazi kada plin velike brzine uđe u separator.

Za maksimalnu učinkovitost odvajanja, tijelo/cijev ciklona treba biti odgovarajuće veličine kako bi se osigurala optimalna učinkovitost odvajanja. Da bi se ovo utvrdilo, potražite lagano raspršivanje dok materijal izlazi iz vrha ciklona; to znači da je pravilno dimenzioniran. Ako umjesto toga materijal curi ispod vašeg separatora, ili povećajte tlak/protok dovoda ili smanjite veličinu reza (tj. ogrubjeti ga).

Preljevni prorezi

Dizajn preljevnih proreza ima ogroman utjecaj na učinkovitost odvajanja hidrociklona i omjer dijeljenja. općenito, izvedba se povećava s povećanjem širine preljevnog proreza i smanjenjem širine donjeg proreza.

Kada se hrani u ciklon, gnojnica rotira unutar svojih cilindričnih stijenki stvarajući centrifugalnu silu za razvrstavanje materijala po gustoći. Teške čestice sudaraju se sa zidom i povlače prema dolje kroz odvodnu cijev koja se zove vortex finder prije nego izađu kroz donju odvodnu cijev; teški ostaju zarobljeni uz njega i tako se ondje nakupljaju sve dok ne prelete kroz vortex tražilo ili izlaznu cijev vortex tražila.

Za optimalnu učinkovitost hidrociklona, mora se postići optimalan omjer između aksijalne i tangencijalne brzine kako bi se intenzitet turbulencije i gubici energije unutar njegovih stijenki sveli na najmanju moguću mjeru, kao i omogućilo lakim česticama pristup dovoljnoj centrifugalnoj sili da dođu do izlaza preljeva.

Kutovi otvora

Kada se tangencijalno dovodi u ciklonski cilindar, njegovo okretno djelovanje pretvara brzinu tekućine u centrifugalnu silu koja vuče teže čestice prema stijenci dok se lakše sitnije čestice nakupljaju i spiralno prema gore izlaze kroz njegov gornji preljevni otvor; teže, grublje čestice zatim padaju unatrag u njegov donji izlaz za odbacivanje s malo tekućine kroz produžnu cijev (nazvan pronalazač vrtloga).

Hidrociklonsko odvajanje može se učiniti učinkovitijim korištenjem uzoraka strujanja bez smicanja koji minimiziraju sile smicanja; konstrukcije bez smicanja mogu ponuditi druge prednosti u odnosu na tradicionalnu filtraciju medija kao što je produženi vijek trajanja rashladne tekućine. Prilikom projektiranja sustava, međutim, mora se uzeti u obzir i smicanje.

Raspodjela aksijalne brzine

Kada centrifugalna sila može nadmašiti sile trenja koje ima tekućina, teške čestice se odvajaju od tekućine i izlaze kroz aksijalni donji otvor (podlijetati) dok lakše tekućine ulaze kroz gornji izlaz hidrociklona (prelijevati se).

Ciklon ima dva izlaza na svojoj aksijalnoj osi; jedan na dnu poznat kao “odbiti stranu,” i još jedan veći ispust na vrhu poznat kao “preljevna strana.” Tangencijalno ubrizgavanje u njegovu cilindričnu komoru stvara vrtložni uzorak strujanja; ispuštanje sa strane preljeva prolazi kroz aksijalnu cijev koja strši iz vrha ciklona.

Međutim, inherentne karakteristike toka fluida dovode do nesavršenog odvajanja i gubitka energije bez obzira na geometriju. S ciljem optimalnog dizajna, predloženi su i testirani različiti dizajni poboljšanja protoka tekućine – kao što je umetanje središnjeg tijela9, unutarnji konus11, dvostruke preljevne cijevi12-13, prorezni konus14 i preljevna kapa15 na primjer; svi su pokazali da smanjuju promjer zračne jezgre dok povećavaju učinkovitost klasifikacije veličine čestica.