Hidrociclonii – Separare eficientă pentru procesare îmbunătățită
Hidrociclonii folosesc viteza lichidului pentru a se transforma în mișcare de rotație, cu particule mai grele sau mai dense care se învârt în spirală în jurul peretelui interior până la ieșire printr-o ieșire de jos axială restrânsă ca debit inferior, în timp ce particulele mai fine ies printr-o ieșire superioară axială ca preaplin.
Eficiența separării în cicloni depinde de mai multe variabile cheie de proiectare și operare, care vor fi discutați aici ca factori care influențează eficiența separării gradelor (GSE).
Dimensiune și densitate
Hidrociclonii folosesc dimensiunea și densitatea pentru a distinge materialele. Particulele mai grele rămân prinse de pereți, apoi ieșiți printr-un orificiu de evacuare inferior din partea inferioară. Particulele mai ușoare mai fine rămân suspendate aproape de partea superioară și sunt evacuate prin orificiile de preaplin (numite și roți) la înălțimi variabile în funcție de necesitățile aplicației din aval.
Performanța de separare în cicloni depinde de câmpul său de curgere intern, care poate fi ajustat prin optimizarea structurii sau prin modificarea parametrilor de funcționare. Debitul de alimentare și diferența de presiune pe ciclon au o influență deosebită asupra forței centrifuge generate.
Consecvența între presiunea de intrare și debitul de alimentare ajută la minimizarea timpului de rezidență al particulelor într-un ciclon, și selectarea unuia cu un diametru de vârf mare ajută la minimizarea riscului de frânghie care apare atunci când materialul intră simultan atât în orificiile de preaplin, cât și în cele de subplin..
Căderea de presiune
Hidrociclonii se pot bloca cu contaminanți solizi, creând probleme operaționale și de echipamente grave, cum ar fi pompele de alimentare. Inspecția regulată a căptușelilor lor pentru semne de uzură este cheia pentru a ajuta la reducerea acestui risc.
Pentru a realiza un proces de separare eficient, diametrul unui ciclon trebuie ales cu grijă în funcție de aplicarea acestuia. În plus, modificarea debitelor sau tone pe oră (tph) poate modifica punctul său de tăiere și astfel să afecteze nivelurile de eficiență.
De îndată ce nămolul intră într-un ciclon, este propulsat în rotație de forța centrifugă și începe să formeze un vortex în interiorul camerei sale cilindrice. Particulele mai grele cad pe secțiunea cilindrului pentru a ieși prin vârful său, în timp ce materialele mai ușoare sunt atrase în centrul vortexului prin mișcarea fluidului în interior și transportate către orificiul său de preaplin..
Concentrația de șlam
Separarea hidrociclonului necesită o anumită cantitate de presiune internă care trebuie creată în cadrul ciclonului pentru a obține succesul. Densitatea nămolului, volumul introdus în el și dimensiunea joacă toate un rol esențial în crearea acestei forțe centrifuge – împingând particulele mai grele spre centru, mai degrabă decât spre vârful său și în afara orificiului de preaplin.
Concentrația scăzută de alimentare poate duce la o separare mai grosieră, în timp ce presiunea mare de alimentare produce rezultate mai fine. În plus, dimensiunea admisiei poate avea un impact mare asupra rezultatelor separării; orificiile de admisie mai mari cresc capacitatea.
Yang şi colab. a efectuat cercetări pentru a evalua performanța de separare a hidrociclonilor cu diferite diametre principale prin utilizarea atât a metodelor de simulare, cât și a celor experimentale. Rezultatele lor au demonstrat că, atunci când este folosit pentru a separa nămolul în hidrocicloni de Dc mai mici, concentrația de ieșire de preaplin crește treptat în timp ce scade în zone mai îndepărtate de vârful ciclonului., sugerând că acești hidrocicloni obțin o eficiență de separare îmbunătățită.
Căutător de vortex
Materialul de alimentare este introdus tangențial în ciclon și rotit pentru a genera forță centrifugă care separă particulele mai grele de cele mai ușoare., cu cele mai ușoare ieșind printr-o ieșire de preaplin în timp ce mai grosiere, particulele mai grele ies printr-o ieșire sub debit.
Dimensiunea particulelor tăiate într-un hidrociclon este afectată de multe variabile, cum ar fi viteza sa de intrare, rapoartele debitului în scurtcircuit și eficiența separării. Pentru a evalua aceste influențe asupra dimensiunii particulelor tăiate în hidrocicloni, a fost utilizat un model care utilizează analiza Reynolds Stress și volumul de fluid pentru a prezice procesul de separare al acestuia.
Rezultatele au indicat că viteza de intrare și lungimea Vortex Finder au cel mai mare efect asupra dimensiunii tăieturii particulelor. Un Vortex Finder mai lung ar putea reduce căderea de presiune și vitezele axiale/tangențiale/radiale, dar ar crește fluctuațiile AVWZ; pereții mai groși ar putea contribui în continuare la reducerea acestor factori, au totuși un efect mai mic asupra fluxului de circulație în spațiile de pre-separare.