Hidrociclones – Separação eficiente de partículas para desempenho ideal

A alimentação de lama é introduzida tangencialmente em um cilindro de ciclone, fazendo com que ele gire e gere força centrífuga que força as partículas mais pesadas em direção à sua parede, enquanto as mais leves saem pela saída superior de transbordamento.

Para aumentar a nitidez da separação, um novo modelo usa um anel inclinado na placa superior, haste central, e cone de ápice – a visualização da trajetória das partículas verifica os resultados da simulação CFD.

Separação Eficiente de Partículas

O desempenho da separação do hidrociclone depende de diversas variáveis ​​operacionais e de projeto. Essas variáveis ​​incluem projeto de hidrociclone, tamanho e comprimento; condições operacionais como taxa de fluxo de alimentação, pressão e nível de concentração da pasta; bem como propriedades físicas como distribuição de tamanho de partícula, densidade, viscosidade de seu conteúdo.

As frações grosseiras são aceleradas por forças centrífugas na seção do cilindro e viajam em direção ao líquido., enquanto os mais finos giram com ele e saem através de um bocal na parte inferior do Hidrociclone. Este bocal de ápice pode ser ajustado para obter tamanhos de corte de 2.7 gravidade específica (SG) até 400 malha (20um).

Numerosos modelos de fluidos têm sido empregados para analisar o comportamento do fluxo em hidrociclones. As primeiras teorias baseavam-se nas teorias do equilíbrio e do tempo de residência; modelos matemáticos mais recentes incluem componentes de dinâmica de fluidos e partículas, bem como métodos numéricos e experimentais de investigação sobre seu comportamento de fluxo.

Um fator que afeta a eficiência da separação é a queda de pressão interna. À medida que a concentração de lama aumenta, isso aumenta devido ao aumento da viscosidade; outro influenciador da eficiência de separação é o raio do orifício que corresponde à distribuição de velocidade tangencial em hidrociclones – portanto, otimizar o raio do orifício aumentará a eficiência máxima de separação.

Alta eficiência

Os hidrociclones usam a pressão de um líquido que entra para gerar força centrífuga e padrões de fluxo que separam as partículas dos meios fluidos ou pastosos. A lama entra através de uma porta de alimentação tangencial no corpo principal de um hidrociclone, onde é então bombeada para baixo em uma forma cônica com fluxo giratório, aumentando a inércia dos componentes mais pesados ​​e concentrando-os ao longo de seu perímetro, enquanto os componentes mais leves são puxados em direção a um transbordamento axial ou saída de torneira para fins de relatório.

A eficiência de separação de hidrociclones pode ser estimada usando um modelo de desempenho de classificação de tamanho, que funciona seguindo partículas de tamanhos específicos desde seu ponto de entrada até o hidrociclone e saída de transbordamento, onde suas concentrações são registradas. O modelo incorpora aspectos como geometria e equilíbrio de forças que atuam sobre cada partícula para prever como sua trajetória se desenvolverá.

Os hidrociclones produzem cortes mais finos conforme sua pressão de entrada (tph) ou a taxa de fluxo aumenta, devido a um ângulo de cone crescente que atrai as partículas para mais perto de seu ápice. A pressão do líquido que entra também influencia este resultado, alterando a densidade; uma entrada muito densa pode impedir que as partículas sejam separadas adequadamente, levando ao acúmulo de contaminantes que excedem os limites de problema e, portanto, tornando-se um problema que deve ser corrigido diminuindo as taxas de fluxo e toneladas por hora do sistema – desta forma os hidrociclones não ficam sobrecarregados!

Manutenção fácil

A eficiência da separação do hidrociclone depende do seu tamanho e das características de alimentação, incluindo ângulo do cone e altura da altura do cilindro. Um ângulo de cone maior e uma altura mais curta aumentarão a eficiência da separação de partículas; adicionalmente, tipos de partículas sólidas, como grandes contaminantes fibrosos, podem obstruir o bocal de fluxo inferior e redirecionar todos os materiais separados sem separação, aumentando o desgaste interno e diminuindo a eficiência geral, enquanto pequenos sólidos escamosos podem entrar em um vórtice de ar e aumentar os problemas de formação de espuma.

Maior densidade de alimentação resulta em distribuição de tamanho de partícula mais estreita, enquanto menor densidade é responsável por alargá-la. Ciclones’ os pontos de corte podem ser ajustados alterando sua vazão ou toneladas por hora (tph), embora isto deva permanecer proporcional.

Monitore o diferencial de pressão em seu ciclone Como parte fundamental da manutenção contínua, monitorar o diferencial de pressão também é obrigatório. Desvios da faixa esperada podem indicar bloqueios, erosão ou questões operacionais que requerem atenção – com um sistema de monitoramento de pressão apropriado que fornece feedback em tempo real e evita completamente o tempo de inatividade.

Rachado, fraturas ou quaisquer outros sinais de danos estruturais devem ser tratados imediatamente para evitar perda de material, separação ineficaz e riscos de segurança. Além disso, é crucial que a erosão ou bloqueios obstruam o fluxo adequado do fluido nas conexões de entrada e saída, bem como no nível do localizador de ápice/vórtice.

Baixo consumo de energia

Hidrociclones são soluções econômicas para aplicações de separação granulométrica em setores como mineração, óleo & tratamento de gás e água. Ao empregar força centrífuga gerada a partir da rotação do fluido dentro, hidrociclones capturam partículas sólidas sem partes móveis – uma abordagem econômica e direta para aplicações de separação de partículas, como mineração.

As eficiências de separação de hidrociclones podem ser medidas em um medidor volumétrico (%v/v) ou base de massa (%c/c) base, com cálculos volumétricos geralmente sendo mais rápidos e simples, enquanto cálculos de massa fornecem resultados mais precisos.

A eficiência do grau do hidrociclone pode ser fortemente influenciada pela sua velocidade e concentração do movimento das gotas. Quando a velocidade da gota aumenta, o mesmo acontece com a força tangencial e o efeito centrífugo, levando a uma melhor eficiência de classificação; no entanto, se a concentração de gotículas exceder um limite ideal, este efeito será anulado e a eficiência de separação diminuirá significativamente.

Outro elemento chave que influencia o desempenho do hidrociclone é o ângulo do cone e o comprimento cilíndrico, normalmente 6 graus para ambos. Um comprimento de cone maior geralmente melhora o desempenho de separação. Além disso, é essencial que o ponto de corte permaneça consistente, independentemente das variações na vazão ou toneladas por hora (tph), caso contrário, surgirão grandes variações na eficiência da separação; por esta razão é recomendado o uso de variadores de velocidade para controlar estes dois parâmetros.