Hydrocyclonen voor efficiënte scheiding van vloeibare en vaste stoffen

Hydrocyclonen zijn ontworpen om de scheidingsprestaties te verbeteren en tegelijkertijd het energieverbruik te verlagen door de vloeistofstroom binnen het apparaat te veranderen.

Primaire scheiding vindt plaats in het cilindrische gedeelte van een cycloon voordat deeltjes het conische gedeelte binnendringen voor aanvullende scheidingsprocessen die afhankelijk zijn van de toevoerdichtheid.

Cycloongeometrie

Een cycloon is een rond apparaat dat centrifugale kracht gebruikt om grotere deeltjes of druppels uit een medium te scheiden. Wanneer de middelpuntvliedende kracht groter is dan de sleepkracht van vloeistoffen, grotere of dichtere deeltjes verlaten de lucht via een bovenste uitlaat aan de bovenkant, terwijl fijnere of afgewezen deeltjes naar buiten komen via lagere uitwerpopeningen aan de basis.

Tangentiële inlaatontwerpen bevorderen sterke vortexvorming, het verhogen van de scheidingsefficiëntie. Verder, het ontwerp voorkomt kortsluiting die optreedt wanneer gas met hoge snelheid de afscheider binnenkomt.

Voor maximale scheidingsefficiëntie, het lichaam/vat van een cycloon moet de juiste afmetingen hebben om een ​​optimale scheidingsefficiëntie te garanderen. Om dit vast te stellen, let op een lichte uitwaaierende spray wanneer het materiaal de top van de cycloon verlaat; dit geeft aan dat het de juiste maat heeft. Als er in plaats daarvan materiaal onder uw afscheider lekt, verhoog de voedingsdruk/stroom of verklein de snijgrootte (d.w.z. maak het grof).

Overloopspleten

Het ontwerp van overloopspleten heeft een enorme invloed op de scheidingsefficiëntie en splitsingsverhouding van de hydrocycloon. In het algemeen, de prestaties nemen toe met toenemende breedte van de overloopspleet en afnemende breedte van de onderstroomspleet.

Wanneer het in een cycloon wordt gevoerd, De slurry roteert binnen de cilindrische wanden en creëert centrifugaalkracht om materialen op dichtheid te sorteren. Zware deeltjes botsen tegen de muur en worden naar beneden getrokken door een uitstroompijp, de zogenaamde vortexfinder, voordat ze via een onderstroomuitlaatpijp naar buiten komen; zware exemplaren blijven er tegenaan vastzitten en hopen zich daar op tot ze overstroomd worden via de vortexzoeker of de uitstroompijp van de vortexzoeker.

Voor een optimaal rendement van een hydrocycloon, er moet een optimale verhouding tussen axiale en tangentiële snelheid worden bereikt om de turbulentie-intensiteit en energieverliezen binnen de wanden te minimaliseren en om lichtdeeltjes toegang te geven tot voldoende centrifugaalkracht om hun overloopuitlaat te bereiken.

Openingshoeken

Wanneer het tangentiaal in een cyclooncilinder wordt gevoerd, de draaiende werking zet de vloeistofsnelheid om in middelpuntvliedende kracht die zwaardere deeltjes naar de wand trekt, terwijl lichtere fijnere deeltjes agglomereren en spiraalvormig omhoog gaan om via de bovenste overloopuitlaat naar buiten te komen; zwaardere, grovere deeltjes vallen vervolgens met wat vloeistof via een verlengbuis achterwaarts in de onderste uitwerpuitlaat (zogenaamde vortexzoeker).

Hydrocycloonscheiding kan effectiever worden gemaakt door gebruik te maken van niet-afschuifbare stromingspatronen die schuifkrachten minimaliseren; ontwerpen zonder afschuiving kunnen andere voordelen bieden ten opzichte van traditionele mediafiltratie, zoals een langere levensduur van het koelmiddel. Bij het ontwerpen van het systeem, Echter, Er moet ook rekening worden gehouden met afschuiving.

Axiale snelheidsverdeling

Wanneer de middelpuntvliedende kracht de wrijvingskrachten van een vloeistof kan overtreffen, zware deeltjes worden gescheiden van de vloeistof en komen naar buiten via een axiale bodemuitlaat (onderstroom) terwijl lichtere vloeistoffen via een bovenuitlaat van een hydrocycloon binnenkomen (overloop).

Een cycloon heeft twee uitlaten op zijn axiale as; één aan de onderkant bekend als “kant afwijzen,” en nog een grotere uitlaat aan de bovenkant, bekend als “overloop kant.” Tangentiële injectie in de cilindrische kamer creëert een wervelend stromingspatroon; de afvoer vanaf de overloopzijde gaat door een axiale pijp die uitsteekt vanaf de top van de cycloon.

Echter, inherente vloeistofstroomeigenschappen leiden tot onvolmaakte scheiding en energieverlies, ongeacht de geometrie. Gericht op een optimaal ontwerp, Er zijn verschillende ontwerpen voor het verbeteren van de vloeistofstroom voorgesteld en getest – zoals het plaatsen van een middenlichaam9, binnenkegel 11, dubbele overlooppijpen12-13, spleetkegel14 en overloopdop15 bijvoorbeeld; het is allemaal aangetoond dat ze de diameter van de luchtkern verkleinen en tegelijkertijd de prestaties van de deeltjesgrootteclassificatie vergroten.