Hydrosykloner – Effektiv partikkelseparasjon for optimal ytelse

Slammetilførsel innføres tangentielt i en syklonsylinder, får den til å rotere og generere sentrifugalkraft som tvinger tyngre partikler mot veggen mens lettere partikler kommer ut gjennom det øverste overløpsutløpet..

For å øke separasjonsskarpheten, en ny modell bruker en skrå ring på den øvre platen, sentral stang, og toppkjegle – partikkelbanevisualisering verifiserer CFD-simuleringsresultater.

Effektiv partikkelseparasjon

Hydrosyklonseparasjonsytelsen avhenger av flere design- og driftsvariabler. Disse variablene inkluderer hydrosyklondesign, størrelse og lengde; driftsforhold som fôrstrømningshastighet, trykk og konsentrasjonsnivå av slurryen; så vel som fysiske egenskaper som partikkelstørrelsesfordeling tetthet viskositet av innholdet.

Grove fraksjoner akselereres gjennom sentrifugalkrefter i sylinderseksjonen og beveger seg ned mot væsken, mens de finere roterer med den og går ut gjennom en toppdyse i bunnen av hydrosyklonen. Denne apex-dysen kan justeres for å oppnå kuttstørrelser fra 2.7 egenvekt (SG) opp til 400 mesh (20en).

Tallrike væskemodeller har blitt brukt for å analysere strømningsoppførselen i hydrosykloner. Tidlige teorier var basert på teorier om likevekt og oppholdstid; nyere matematiske modeller inkluderer væske- og partikkeldynamikkkomponenter så vel som numeriske og eksperimentelle metoder for undersøkelse av strømningsatferden..

En faktor som påvirker separasjonseffektiviteten er internt trykkfall. Ettersom konsentrasjonen av slurry øker, dette øker på grunn av viskositetsøkninger; en annen påvirkning av separasjonseffektivitet er åpningsradius som tilsvarer tangentiell hastighetsfordeling i hydrosykloner – Derfor vil optimalisering av åpningsradius øke maksimal separasjonseffektivitet.

Høy effektivitet

Hydrosykloner bruker trykk fra en innkommende væske for å generere sentrifugalkraft og strømningsmønstre som skiller partikler fra væske eller slurrymedier. Slurry kommer inn gjennom en tangentiell tilførselsport inn i hoveddelen av en hydrosyklon hvor den deretter pumpes nedover til en konisk form med virvlende strømning som øker tregheten til tyngre komponenter og konsentrerer dem langs omkretsen mens lettere komponenter trekkes mot et aksialt overløp eller tapputløp for rapportering..

Hydrosyklonseparasjonseffektivitet kan estimeres ved å bruke en ytelsesmodell for størrelsesklassifisering, som fungerer ved å følge partikler av spesifikke størrelser fra deres inntrengningspunkt gjennom hydrosyklonen og overløpsutløpet, hvor konsentrasjonene deres er registrert. Modellen inkluderer aspekter som geometri og balanse av krefter som virker på hver partikkel for å forutsi hvordan banen deres vil utfolde seg.

Hydrosykloner produserer finere kutt som deres innløpstrykk (tph) eller strømningshastigheten øker, på grunn av en økende kjeglevinkel som trekker partikler nærmere toppen. Trykket fra væsken som kommer inn påvirker også dette resultatet ved å endre tettheten; for tett tilførsel kan forhindre at partikler separeres riktig, fører til opphopning av forurensninger som overskrider problemterskler og dermed blir et problem som må rettes opp ved å redusere strømningshastigheter og tonn per time av systemet – På denne måten blir ikke hydrosykloner overarbeidet!

Enkelt vedlikehold

Hydrosyklonseparasjonseffektiviteten avhenger av både størrelsen og mateegenskaper, inkludert kjeglevinkel og høyde på sylinderhøyde. En større kjeglevinkel og kortere høydehøyde vil øke partikkelseparasjonseffektiviteten; i tillegg, type faste partikler som store trevlete forurensninger kan tette til understrømningsmunnstykket og omdirigere alle separerte materialer gjennom uten separasjon, øker intern slitasje og reduserer total effektivitet mens små flassende faste stoffer kan trekke inn i en luftvirvel og øke skummingsproblemer.

Høyere matetetthet resulterer i smalere partikkelstørrelsesfordeling mens lavere tetthet er ansvarlig for å utvide den. Sykloner’ kuttepunkter kan justeres ved å endre strømningshastigheten eller tonn per time (tph), selv om dette må være forholdsmessig.

Overvåk trykkforskjellen på tvers av syklonen som en sentral del av det løpende vedlikeholdet, overvåking av trykkdifferensial er også et must. Avvik fra forventet område kan indikere blokkeringer, erosjon eller driftsproblemer som krever oppmerksomhet – med et passende trykkovervåkingssystem som gir tilbakemelding i sanntid og forhindrer nedetid totalt.

Sprukket, brudd eller andre tegn på strukturelle skader bør behandles umiddelbart for å unngå tap av materiale, ineffektiv separasjon og sikkerhetsfarer. I tillegg, det er avgjørende at erosjon eller blokkeringer hindrer riktig væskestrøm ved både innløps- og utløpskoblinger samt på apex/virvelfinnernivå.

Lavt energiforbruk

Hydrosykloner er kostnadseffektive løsninger for partikkelstørrelseseparasjonsapplikasjoner i industrier som gruvedrift, olje & gass- og vannbehandling. Ved å bruke sentrifugalkraft generert fra væskerotasjon innenfor, hydrosykloner fanger opp faste partikler uten bevegelige deler – en økonomisk og enkel tilnærming for partikkelseparasjonsapplikasjoner som gruvedrift.

Hydrosyklonseparasjonseffektiviteter kan måles på enten en volumetrisk (%v/v) eller massebasis (%m/v) basis, med volumetriske beregninger som generelt er raskere og enklere, mens masseberegninger gir mer presise resultater.

Effektiviteten av hydrosyklonkvalitet kan være sterkt påvirket av hastigheten og konsentrasjonen av dråpebevegelse. Når dråpehastigheten øker, det samme gjør tangentiell kraft og sentrifugaleffekt, fører til forbedret karaktereffektivitet; men hvis dråpekonsentrasjonen overstiger en optimal terskelgrense, blir denne effekten ugyldig og separasjonseffektiviteten reduseres betydelig.

Et annet nøkkelelement som påvirker Hydrocyclone-ytelsen er dens kjeglevinkel og sylindriske lengde, typisk 6 grader for begge. En lengre kjeglelengde forbedrer ofte separasjonsytelsen. Videre, det er viktig at kuttepunktet forblir konsistent uavhengig av variasjoner i strømningshastighet eller tonn per time (tph), ellers vil det oppstå store variasjoner i separasjonseffektivitet; av denne grunn anbefales det å bruke frekvensomformere for å kontrollere disse to parameterne.