Hidrociklonok a hatékony folyékony szilárd anyag elválasztásért

A hidrociklonokat úgy tervezték, hogy javítsák az elválasztási teljesítményt, ugyanakkor csökkentsék az energiafogyasztást az eszközön belüli folyadékáramlás megváltoztatásával.

Az elsődleges elválasztás a ciklon hengeres szakaszában történik, mielőtt a részecskék belépnek a kúpos szakaszba, további elválasztási folyamatok érdekében, amelyek a betáplálás sűrűségétől függenek..

Ciklon geometria

A ciklon egy kör alakú berendezés, amely centrifugális erőt használ a nagyobb részecskék vagy cseppek elválasztására a közegből.. Amikor a centrifugális ereje meghaladja a folyadékok ellenállási erejét, nagyobb vagy sűrűbb részecskék a felső kivezetésen keresztül távoznak, míg a finomabb vagy selejt részecskék az alsó selejtkimeneteken keresztül távoznak az alapnál.

A tangenciális bemeneti kialakítás elősegíti az erős örvényképződést, az elválasztás hatékonyságának növelése. Továbbá, a kialakítás megakadályozza a rövidzárlatos áramlást, amely akkor lép fel, amikor nagy sebességű gáz lép be a szeparátorba.

A maximális elválasztási hatékonyság érdekében, a ciklon testének/csőjének megfelelő méretűnek kell lennie az optimális elválasztási hatékonyság biztosítása érdekében. Ennek meghatározására, keressen egy enyhe legyező permetet, amikor az anyag kilép a ciklon csúcsából; ez azt jelzi, hogy megfelelő méretű. Ha ehelyett anyag szivárog ki az elválasztó aljából, vagy növelje az előtolási nyomást/áramlást, vagy csökkentse a vágási méretet (azaz. durvítsa fel).

Túlfolyó rések

A túlfolyó rések kialakítása óriási hatással van a hidrociklonos leválasztás hatékonyságára és a megosztási arányra. Általában, a teljesítmény növekszik a túlfolyó rés szélességének növekedésével és az alulfolyó rés szélességének csökkenésével.

Amikor ciklonba táplálják, Az iszap forog hengeres falai között, centrifugális erőt hozva létre az anyagok sűrűség szerinti osztályozására. A nehéz részecskék a falnak ütköznek, és az örvénykeresőnek nevezett kifolyócsövön keresztül lehúzódnak, mielőtt kilépnének az alulfolyó kimeneti csövön.; a nehezek csapdába esnek rajta, és így felhalmozódnak ott, amíg az örvénykeresőn vagy az örvénykereső kifolyócsövén keresztül át nem repülnek..

A hidrociklon optimális hatékonysága érdekében, optimális arányt kell elérni az axiális és a tangenciális sebesség között, hogy minimalizáljuk a turbulencia intenzitását és az energiaveszteséget a falakon belül, valamint lehetővé tegyük, hogy a könnyű részecskék elegendő centrifugális erőhöz jussanak túlfolyó kimenetük eléréséhez..

Nyílásszögek

Amikor érintőlegesen betáplálják egy ciklonhengerbe, forgó hatása a folyadék sebességét centrifugális erővé alakítja, amely a nehezebb részecskéket a fal felé húzza, míg a könnyebb, finomabb részecskék agglomerálódnak és spirálisan felfelé haladva a felső túlfolyó kimenetén keresztül távoznak.; A nehezebb, durvább részecskék egy hosszabbító csövön keresztül némi folyadékkal visszahullanak az alsó selejtkimenetbe (örvénykeresőnek hívják).

A hidrociklonos elválasztás hatékonyabbá tehető olyan nem nyíró áramlási mintákkal, amelyek minimalizálják a nyíróerőket; a nyírásmentes kialakítás egyéb előnyöket is kínálhat a hagyományos közegszűréssel szemben, például megnövelt hűtőfolyadék-élettartamot. A rendszer tervezésekor, viszont, nyírást is figyelembe kell venni.

Axiális sebességeloszlás

Amikor a centrifugális erő meghaladhatja a folyadék által tapasztalt súrlódási erőket, a nehéz részecskéket elválasztják a folyadéktól, és egy axiális alsó kimeneten keresztül távoznak (alulfolyó) míg a könnyebb folyadékok egy hidrociklon felső kimenetén keresztül jutnak be (túlcsordulás).

A ciklon axiális tengelyén két kimenettel rendelkezik; az egyik alján ismert “elutasító oldal,” és egy másik nagyobb konnektor a tetején ismert “túlfolyó oldal.” A hengeres kamrájába történő érintőleges befecskendezés örvénylő áramlási mintát hoz létre; A túlfolyó oldali ürítés a ciklon csúcsából kiálló axiális csövön keresztül megy keresztül.

Viszont, a benne rejlő folyadékáramlási jellemzők tökéletlen elválasztáshoz és energiaveszteséghez vezetnek, geometriától függetlenül. Cél az optimális tervezés, különféle folyadékáramlást fokozó terveket javasoltak és teszteltek – mint például a középső test behelyezése9, belső kúp11, kettős túlfolyó csövek12-13, hasított kúp14 és túlfolyósapka15 például; mindegyikről kimutatták, hogy csökkenti a levegőmag átmérőjét, miközben növeli a részecskeméret osztályozási teljesítményt.