Hydrocyklony – Skuteczna separacja cząstek zapewniająca optymalną wydajność

Gnojowicę wprowadza się stycznie do cylindra cyklonu, powodując jego obrót i wytwarzając siłę odśrodkową, która wpycha cięższe cząstki w stronę jego ścianki, podczas gdy lżejsze wychodzą przez górny wylot przelewowy.

Aby zwiększyć ostrość separacji, w nowym modelu zastosowano pochyły pierścień na górnej płycie, pręt centralny, i stożek wierzchołkowy – wizualizacja trajektorii cząstek weryfikuje wyniki symulacji CFD.

Skuteczna separacja cząstek

Skuteczność separacji hydrocyklonów zależy od kilku zmiennych projektowych i operacyjnych. Zmienne te obejmują konstrukcję hydrocyklonu, rozmiar i długość; warunki operacyjne, takie jak natężenie przepływu surowca, ciśnienie i poziom stężenia szlamu; jak również właściwości fizyczne, takie jak rozkład wielkości cząstek, gęstość, lepkość jego zawartości.

Grube frakcje są przyspieszane przez siły odśrodkowe w sekcji cylindra i przemieszczają się w dół w kierunku cieczy, podczas gdy drobniejsze obracają się wraz z nim i wychodzą przez dyszę wierzchołkową na dnie hydrocyklonu. Dyszę wierzchołkową można regulować w celu uzyskania rozmiarów cięcia 2.7 środek ciężkości (SG) aż do 400 oczko (20jeden).

Do analizy zachowania przepływu w hydrocyklonach wykorzystano liczne modele płynów. Wczesne teorie opierały się na teorii równowagi i czasu przebywania; nowsze modele matematyczne obejmują komponenty dynamiki płynów i cząstek, a także numeryczne i eksperymentalne metody badania jego zachowania podczas przepływu.

Jednym z czynników wpływających na skuteczność separacji jest wewnętrzny spadek ciśnienia. Wraz ze wzrostem stężenia gnojowicy, wzrasta to ze względu na wzrost lepkości; Kolejnym czynnikiem wpływającym na skuteczność separacji jest promień kryzy, który odpowiada stycznemu rozkładowi prędkości w hydrocyklonach – dlatego optymalizacja promienia kryzy zwiększy maksymalną skuteczność separacji.

Wysoka wydajność

Hydrocyklony wykorzystują ciśnienie napływającej cieczy do generowania siły odśrodkowej i wzorców przepływu, które oddzielają cząstki od ośrodków płynnych lub zawiesinowych. Gnojowica wpływa stycznym otworem zasilającym do głównego korpusu hydrocyklonu, gdzie jest następnie pompowana w dół do kształtu stożkowego z przepływem wirowym, zwiększającym bezwładność cięższych składników i koncentrującym je wzdłuż obwodu, podczas gdy lżejsze składniki są wciągane w kierunku osiowego przelewu lub czopowego wylotu do celów raportowania.

Skuteczność separacji hydrocyklonów można oszacować za pomocą modelu wydajności klasyfikacji wielkości, który działa poprzez podążanie za cząstkami o określonej wielkości od punktu wlotu przez hydrocyklon i wylot przelewowy, gdzie rejestrowane jest ich stężenie. Model uwzględnia takie aspekty, jak geometria i równowaga sił działających na każdą cząstkę, aby przewidzieć rozwój jej trajektorii.

Hydrocyklony wytwarzają drobniejsze cięcia pod ciśnieniem wlotowym (tph) lub zwiększa się natężenie przepływu, ze względu na rosnący kąt stożka, który przyciąga cząstki bliżej jego wierzchołka. Ciśnienie wpływającej cieczy również wpływa na ten wynik poprzez zmianę gęstości; zbyt gęsty materiał wejściowy może uniemożliwić prawidłowe rozdzielenie cząstek, prowadząc do gromadzenia się zanieczyszczeń przekraczającego progi problemowe i tym samym stając się problemem, który należy rozwiązać poprzez zmniejszenie natężenia przepływu i ton na godzinę systemu – w ten sposób hydrocyklony nie ulegają przepracowaniu!

Łatwa konserwacja

Skuteczność separacji hydrocyklonu zależy zarówno od jego wielkości, jak i właściwości surowca, włączając kąt stożka i wysokość wysokości cylindra. Większy kąt stożka i mniejsza wysokość zwiększą skuteczność separacji cząstek; Dodatkowo, rodzaj cząstek stałych, np. duże włókniste zanieczyszczenia, może zatkać dyszę dolną i przekierować wszystkie oddzielone materiały bez separacji, zwiększając zużycie wewnętrzne i zmniejszając ogólną wydajność, podczas gdy małe łuszczące się ciała stałe mogą porywać się w wirze powietrznym i zwiększać problemy z pienieniem.

Większa gęstość nadawy powoduje węższy rozkład wielkości cząstek, podczas gdy niższa gęstość odpowiada za jego poszerzenie. Cyklony’ punkty cięcia można regulować, zmieniając ich natężenie przepływu lub tony na godzinę (tph), chociaż musi to pozostać proporcjonalne.

Monitoruj różnicę ciśnień w cyklonie. Jest to kluczowy element bieżącej konserwacji, monitorowanie różnicy ciśnień jest również koniecznością. Odchylenia od oczekiwanego zakresu mogą wskazywać na blokady, erozja lub problemy operacyjne wymagające uwagi – z odpowiednim systemem monitorowania ciśnienia zapewniającym informację zwrotną w czasie rzeczywistym i całkowicie zapobiegającym przestojom.

Pęknięty, pęknięte lub jakiekolwiek inne oznaki uszkodzeń konstrukcyjnych należy natychmiast usunąć, aby uniknąć strat materiału, nieskuteczna separacja i zagrożenia bezpieczeństwa. Ponadto, ważne jest, aby erozja lub blokady utrudniały prawidłowy przepływ płynu zarówno na połączeniach wlotowych, jak i wylotowych, a także na poziomie wierzchołka/wizjera wirowego.

Niskie zużycie energii

Hydrocyklony to ekonomiczne rozwiązania do zastosowań w separacji wielkości cząstek w branżach takich jak górnictwo, olej & uzdatnianie gazu i wody. Wykorzystując siłę odśrodkową generowaną w wyniku rotacji płynu wewnątrz, hydrocyklony wychwytują cząstki stałe bez ruchomych części – ekonomiczne i proste podejście do zastosowań separacji cząstek, takich jak górnictwo.

Skuteczność separacji hydrocyklonów można mierzyć metodą wolumetryczną (%v/v) lub masa (%z/w) podstawa, przy czym obliczenia objętościowe są na ogół szybsze i prostsze, a obliczenia masy zapewniają dokładniejsze wyniki.

Na wydajność hydrocyklonu duży wpływ może mieć jego prędkość i koncentracja ruchu kropel. Gdy prędkość kropel wzrasta, podobnie jak siła styczna i efekt odśrodkowy, co prowadzi do poprawy efektywności klasy; jednakże, jeśli stężenie kropel przekracza optymalną granicę progową, efekt ten zostaje zniwelowany, a skuteczność separacji znacznie spada.

Kolejnym kluczowym elementem wpływającym na wydajność hydrocyklonu jest jego kąt stożka i długość cylindryczna, zazwyczaj 6 stopni dla obu. Dłuższa długość stożka często poprawia wydajność separacji. Ponadto, istotne jest, aby punkt cięcia pozostał stały niezależnie od zmian w natężeniu przepływu lub tonach na godzinę (tph), w przeciwnym razie pojawią się duże różnice w wydajności separacji; z tego powodu zaleca się stosowanie napędów o zmiennej prędkości do sterowania tymi dwoma parametrami.