Hidrociklone – Učinkovito odvajanje čestica za optimalne performanse
Punjenje gnojnice se uvodi tangencijalno u ciklonski cilindar, uzrokujući njegovu rotaciju i generiranje centrifugalne sile koja tjera teže čestice prema njegovoj stijenci dok lakše izlaze kroz njegov gornji preljevni otvor.
Za povećanje oštrine razdvajanja, novi model koristi nagnuti prsten na gornjoj ploči, središnja šipka, i vršni stožac – vizualizacija putanje čestice provjerava rezultate CFD simulacije.
Učinkovito odvajanje čestica
Učinkovitost hidrociklonske separacije ovisi o nekoliko konstrukcijskih i radnih varijabli. Ove varijable uključuju dizajn hidrociklona, veličina i dužina; radni uvjeti poput brzine protoka hrane, tlak i razinu koncentracije gnojnice; kao i fizikalna svojstva poput raspodjele veličine čestica, gustoće, viskoznosti njegovog sadržaja.
Grube frakcije se ubrzavaju centrifugalnim silama u dijelu cilindra i putuju prema dolje prema tekućini, dok se finiji okreću s njim i izlaze kroz vršnu mlaznicu na dnu hidrociklona. Ova vrhna mlaznica može se prilagoditi za postizanje veličine rezanja od 2.7 specifična težina (SG) do 400 mrežasta (20jedan).
Za analizu ponašanja protoka u hidrociklonima korišteni su brojni modeli fluida. Rane teorije temeljile su se na teorijama ravnoteže i vremena zadržavanja; noviji matematički modeli uključuju komponente dinamike fluida i čestica kao i numeričke i eksperimentalne metode istraživanja ponašanja protoka.
Jedan čimbenik koji utječe na učinkovitost odvajanja je unutarnji pad tlaka. Kako se koncentracija kaše povećava, ovo se povećava zbog povećanja viskoznosti; drugi utjecaj na učinkovitost odvajanja je radijus otvora koji odgovara tangencijalnoj raspodjeli brzine u hidrociklonima – stoga će optimizacija polumjera otvora povećati maksimalnu učinkovitost odvajanja.
Visoka učinkovitost
Hidrocikloni koriste pritisak nadolazeće tekućine za stvaranje centrifugalne sile i uzoraka protoka koji odvajaju čestice od tekućine ili kaše. Gnojnica ulazi kroz tangencijalni otvor za dovod u glavno tijelo hidrociklona gdje se zatim pumpa prema dolje u stožasti oblik s vrtložnim protokom koji povećava inerciju težih komponenti i koncentrira ih duž svog perimetra, dok se lakše komponente povlače prema aksijalnom preljevu ili ispustu za potrebe izvješćivanja.
Učinkovitost hidrociklonske separacije može se procijeniti pomoću modela učinka klasifikacije veličine, koji radi tako da prati čestice određene veličine od njihove ulazne točke kroz hidrociklon i izlazni otvor, gdje se bilježe njihove koncentracije. Model uključuje aspekte kao što su geometrija i ravnoteža sila koje djeluju na svaku česticu kako bi se predvidjelo kako će se odvijati njihova putanja.
Hidrocikloni proizvode finije rezove kao njihov ulazni tlak (tph) ili se protok povećava, zbog povećanja kuta stošca koji privlači čestice bliže njegovom vrhu. Tlak tekućine koja ulazi također utječe na ovaj rezultat mijenjajući gustoću; pregust ulaz mogao bi spriječiti pravilno odvajanje čestica, što dovodi do nakupljanja kontaminanata koji prelaze prag problema i tako postaje problem koji se mora riješiti smanjenjem protoka i tona po satu sustava – na taj način hidrocikloni ne postaju preopterećeni!
Jednostavno održavanje
Učinkovitost hidrociklonske separacije ovisi o veličini i karakteristikama hrane, uključujući kut konusa i visinu visine cilindra. Veći kut konusa i manja visina visine povećat će učinkovitost odvajanja čestica; dodatno, vrsta krutih čestica kao što su velika vlaknasta onečišćenja mogu začepiti donju mlaznicu i preusmjeriti sve odvojene materijale bez odvajanja, povećavajući unutarnje trošenje i smanjujući ukupnu učinkovitost, dok se male krutine u ljuskama mogu povući u zračni vrtlog i povećati probleme s pjenjenjem.
Veća gustoća hrane rezultira užom raspodjelom veličine čestica, dok je manja gustoća odgovorna za njeno širenje. Cikloni’ točke rezanja mogu se prilagoditi mijenjanjem njihove brzine protoka ili tona na sat (tph), iako to mora ostati razmjerno.
Pratite razliku tlaka na vašem Cyclone-u kao ključni dio tekućeg održavanja, praćenje razlike tlaka također je obavezno. Odstupanja od očekivanog raspona mogu ukazivati na blokade, erozija ili operativni problemi koji zahtijevaju pozornost – s odgovarajućim sustavom nadzora tlaka koji pruža povratnu informaciju u stvarnom vremenu i sprječava potpune zastoje.
Napuknut, prijelome ili bilo koje druge znakove strukturalnog oštećenja treba odmah riješiti kako bi se izbjegao gubitak materijala, neučinkovito odvajanje i sigurnosne opasnosti. Osim toga, ključno je da erozija ili začepljenja ometaju pravilan protok tekućine na ulaznim i izlaznim spojevima, kao i na razini apeks/vorteks tražila.
Niska potrošnja energije
Hidrocikloni su isplativa rješenja za aplikacije odvajanja veličine čestica u industrijama poput rudarstva, ulje & obrada plina i vode. Upotrebom centrifugalne sile koja nastaje unutarnjom rotacijom tekućine, hidrocikloni hvataju čvrste čestice bez pokretnih dijelova – ekonomičan i jednostavan pristup za aplikacije odvajanja čestica kao što je rudarstvo.
Učinkovitost hidrociklonske separacije može se mjeriti bilo na volumetrijskom (%v/v) ili masovne osnove (%w/w) osnova, pri čemu su volumetrijski izračuni općenito brži i jednostavniji, dok izračuni mase daju preciznije rezultate.
Na učinkovitost stupnja hidrociklona može uvelike utjecati njegova brzina i koncentracija kretanja kapljica. Kada se brzina kapljice poveća, tako i tangencijalna sila i centrifugalni učinak, što dovodi do poboljšane učinkovitosti ocjene; međutim ako koncentracija kapljica prijeđe optimalnu granicu praga, ovaj se učinak poništava i učinkovitost odvajanja značajno opada.
Još jedan ključni element koji utječe na performanse hidrociklona je njegov konusni kut i duljina cilindra, obično 6 stupnjeva za oba. Veća duljina stošca često poboljšava performanse odvajanja. Nadalje, bitno je da točka rezanja ostane dosljedna bez obzira na varijacije u brzini protoka ili tona na sat (tph), inače će se pojaviti velike varijacije u učinkovitosti odvajanja; zbog toga se preporučuje korištenje pogona promjenjive brzine za kontrolu ova dva parametra.