Hydrocyclonen – Effectieve scheiding voor verbeterde verwerking
Hydrocyclonen gebruiken vloeistofsnelheid om in roterende beweging om te zetten, waarbij zwaardere of dichtere deeltjes rond de binnenwand cirkelen totdat ze via een beperkte axiale bodemuitlaat als onderstroom naar buiten komen, terwijl fijnere deeltjes via een axiale bovenuitlaat als overloop naar buiten komen.
De scheidingsefficiëntie in cyclonen hangt af van verschillende belangrijke ontwerp- en bedrijfsvariabelen, die hierin zullen worden besproken als factoren die de efficiëntie van de scheidingsgraad beïnvloeden (GSE).
Grootte en dichtheid
Hydrocyclonen gebruiken grootte en dichtheid om materialen te onderscheiden. Zwaardere deeltjes komen vast te zitten tegen de wanden, verlaat het water vervolgens via een onderstroomuitlaat aan de onderkant. Lichtere fijnere deeltjes blijven bovenaan hangen en worden via overloopuitlaten afgevoerd (ook wel spigots genoemd) op verschillende hoogtes, afhankelijk van de stroomafwaartse toepassingsbehoeften.
De scheidingsprestaties in cyclonen zijn afhankelijk van het interne stromingsveld, die kan worden aangepast door de structuur ervan te optimaliseren of de bedrijfsparameters te wijzigen. Het voedingsdebiet en het drukverschil over de cycloon hebben een bijzondere invloed op de gegenereerde centrifugaalkracht.
Consistentie tussen inlaatdruk en voedingsstroomsnelheid helpt de verblijftijd van deeltjes in een cycloon te minimaliseren, en het selecteren van een exemplaar met een grote topdiameter helpt het risico op touwvorming te minimaliseren, wat optreedt wanneer materiaal tegelijkertijd zowel de overloop- als de onderstroomuitlaten binnengaat.
Drukdaling
Hydrocyclonen kunnen verstopt raken door vaste verontreinigingen, het creëren van ernstige operationele en apparatuurproblemen zoals voedingspompen. Regelmatige inspectie van hun voeringen op tekenen van slijtage is essentieel om dit risico te helpen verminderen.
Om een efficiënt scheidingsproces te realiseren, de diameter van een cycloon moet zorgvuldig worden gekozen op basis van de toepassing ervan. Verder, veranderende stroomsnelheden of tonnen per uur (tph) kan het snijpunt veranderen en zo de efficiëntieniveaus beïnvloeden.
Zodra drijfmest een cycloon binnenkomt, het wordt door de middelpuntvliedende kracht in rotatie gebracht en begint een draaikolk te vormen in zijn cilindrische kamer. Zwaardere deeltjes vallen door het loopgedeelte en verlaten de top, terwijl lichtere materialen door een binnenwaartse vloeistofbeweging naar het midden van de draaikolk worden gezogen en naar de overloopuitlaat worden getransporteerd..
Drijfmestconcentratie
Hydrocycloonscheiding vereist een bepaalde hoeveelheid interne druk die binnen de cycloon moet worden gecreëerd om succes te behalen. De dichtheid van drijfmest, het volume dat erin wordt ingevoerd en de grootte spelen allemaal een integrale rol bij het creëren van deze middelpuntvliedende kracht – zwaardere deeltjes naar het midden duwen in plaats van naar de top en uit de overloopuitlaat.
Een lage voedingsconcentratie kan een grovere scheiding tot gevolg hebben, terwijl een hoge voedingsdruk fijnere resultaten oplevert. Verder, De grootte van de inlaat kan een grote invloed hebben op de scheidingsresultaten; grotere inlaten vergroten de capaciteit.
Yang et al. heeft onderzoek gedaan om de scheidingsprestaties van hydrocyclonen met verschillende hoofddiameters te evalueren door gebruik te maken van zowel simulatie- als experimentele methoden. Hun resultaten toonden aan dat bij gebruik om slurry te scheiden in kleinere Dc-hydrocyclonen bij overloop de uitlaatconcentratie geleidelijk toeneemt, terwijl deze afneemt op verder weg gelegen gebieden van de top van de cycloon., wat suggereert dat deze hydrocyclonen een verbeterde scheidingsefficiëntie bereiken.
Vortexzoeker
Toevoermateriaal wordt tangentieel in de cycloon geïntroduceerd en rondgedraaid om centrifugaalkracht te genereren die zwaardere deeltjes van lichtere scheidt, waarbij lichtere exemplaren via een overloopuitlaat naar buiten komen, terwijl ze grover zijn, zwaardere deeltjes komen naar buiten via een onderstroomuitlaat.
De deeltjesgrootte in een hydrocycloon wordt door veel variabelen beïnvloed, zoals de inlaatsnelheid, kortsluitdebietverhoudingen en scheidingsefficiëntie. Om deze invloeden op de deeltjesgrootte in hydrocyclonen te beoordelen, een model dat gebruik maakte van Reynolds Stress-analyse en Volume of Fluid werd gebruikt om het scheidingsproces te voorspellen.
De resultaten gaven aan dat de inlaatsnelheid en de lengte van de Vortex Finder het grootste effect hebben op de deeltjesgrootte. Een langere Vortex Finder zou de drukval en de axiale/tangentiële/radiale snelheden kunnen verminderen, maar zou de fluctuaties van AVWZ vergroten; dikkere muren kunnen deze factoren nog steeds helpen verminderen, toch hebben ze minder effect op de circulatiestroom in pre-scheidingsruimtes.