Hydrosykloner – Effektiv separasjon for forbedret prosessering

Hydrosykloner bruker væskehastighet for å konvertere til roterende bevegelse, med tyngre eller tettere partikler som spiralerer rundt den indre veggen til de kommer ut gjennom et begrenset aksialt bunnutløp som understrøm, mens finere partikler kommer ut via et aksialt topputløp som overløp.

Separasjonseffektivitet i sykloner avhenger av flere nøkkeldesign- og driftsvariabler, som vil bli diskutert her som faktorer som påvirker gradseparasjonseffektiviteten (GSE).

Størrelse og tetthet

Hydrosykloner bruker størrelse og tetthet for å skille materialer. Tyngre partikler blir fanget mot veggene, gå deretter ut gjennom et underløpsutløp i bunnen. Lettere finere partikler forblir suspendert nær toppen og slippes ut via overløpsutløp (også kalt spiker) i varierende høyder avhengig av nedstrøms applikasjonsbehov.

Separasjonsytelsen i sykloner avhenger av dets indre strømningsfelt, som kan justeres gjennom å optimere strukturen eller endre driftsparametere. Matestrømningshastighet og trykkforskjell over syklonen har spesiell innflytelse på generert sentrifugalkraft.

Konsistens mellom innløpstrykk og matestrømningshastighet bidrar til å minimere partikkeloppholdstid i en syklon, og å velge en med stor apex-diameter bidrar til å minimere risikoen for taudannelse som oppstår når materialet kommer inn i både overløps- og underløpsutløp samtidig.

Trykkfall

Hydrosykloner kan bli blokkert med faste forurensninger, skaper alvorlige drifts- og utstyrsproblemer som fôrpumper. Regelmessig inspeksjon av foringene deres for tegn på slitasje er nøkkelen til å redusere denne risikoen.

For å oppnå en effektiv separasjonsprosess, diameteren til en syklon må velges nøye i henhold til dens bruk. Videre, endrede strømningshastigheter eller tonn per time (tph) kan endre skjærepunktet og dermed påvirke effektivitetsnivåene.

Så snart slurry kommer inn i en syklon, den drives til rotasjon av sentrifugalkraft og begynner å danne en virvel inne i det sylindriske kammeret. Tyngre partikler faller ned gjennom tønneseksjonen for å komme ut gjennom toppen mens lettere materialer trekkes inn i midten av virvelen ved innadgående væskebevegelse og transporteres mot overløpsutløpet..

Slurry Konsentrasjon

Hydrosyklonseparasjon krever en viss mengde internt trykk som må skapes i syklonen for å oppnå suksess. Slurrys tetthet, volum matet inn i den og størrelse spiller alle en integrert rolle i å skape denne sentrifugalkraften – skyve tyngre partikler mot midten i stedet for mot toppen og ut overløpsutløpet.

Lav matekonsentrasjon kan resultere i grovere separasjon mens høyt matetrykk gir finere resultater. Videre, innløpsstørrelse kan ha stor innvirkning på separasjonsresultater; større inntak øker kapasiteten.

Yang et al. utført forskning for å evaluere separasjonsytelsen til hydrosykloner med forskjellige hoveddiametre ved å bruke både simulerings- og eksperimentmetoder. Resultatene deres viste at når de ble brukt til å separere slurry i mindre DC-hydrosykloner ved overløpsutløp, øker konsentrasjonen gradvis mens den avtar ved lengre områder borte fra syklonspissen, antyder at disse hydrosyklonene oppnår forbedret separasjonseffektivitet.

Vortex Finder

Matemateriale introduseres tangentielt inn i syklonen og spinnes for å generere sentrifugalkraft som skiller tyngre partikler fra lettere partikler, med lettere som går ut gjennom et overløpsutløp mens de er grovere, tyngre partikler kommer ut via et understrømsutløp.

Partikkelstørrelsen i en hydrosyklon påvirkes av mange variabler, slik som innløpshastigheten, kortslutte strømningshastighetsforhold og separasjonseffektivitet. For å vurdere disse påvirkningene på partikkelstørrelsen i hydrosykloner, en modell som bruker Reynolds Stress-analyse og Volume of Fluid ble brukt for å forutsi separasjonsprosessen.

Resultatene indikerte at innløpshastighet og Vortex Finder-lengde har størst effekt på partikkelstørrelsen. En lengre Vortex Finder kan redusere trykkfall og aksiale/tangensielle/radiale hastigheter, men vil øke svingningene i AVWZ; tykkere vegger kan fortsatt bidra til å redusere disse faktorene, har likevel mindre effekt på sirkulasjonsstrømmen i pre-separasjonsrom.