Hydrocyklóny – Ako oddeľujú častice od tekutín

Hydrocyklóny sú jedným z najčastejšie používaných zariadení na spracovanie nerastov. Ich základná konštrukcia sa spolieha na tlak zvonku, ktorý vytvára rotačný pohyb v kvapalnej zmesi vo vnútri, spôsobuje, že sa ťažké častice hromadia pozdĺž jeho stien pred vypustením cez jeho spodný výstup.

Oddeľujú častice

Hydrocyklóny sú statické zariadenia, ktoré využívajú odstredivé zrýchlenie na oddelenie častíc rôznych hustôt od tekutiny. Husté častice – či už pevné alebo kvapalné – sa pohybujú smerom k vonkajšiemu okraju víru, zatiaľ čo ľahšie častice migrujú smerom k jeho centrálnemu jadru, s hrubšími a väčšími časticami odchádzajúcich cez jeho podtok, kým jemné častice putujú ďalej do kopca, než opustia svoj vrchol prostredníctvom odstredivej sily a von cez jeho prepad.

Výkon separácie závisí od viacerých faktorov, vrátane veľkosti cyklónu, priemer a tvar, ako aj dynamika tekutín a vlastnosti častíc vo vzťahu k charakteristikám kvapalného média. Abrazívny alebo hustý vstupný materiál pravdepodobne nebude účinne separovaný hydrocyklónmi.

Rôzne štúdie skúmali účinky veľkosti a tvaru častíc na separáciu. Výsledky ukázali, že unášacie sily sú úmerné časticiam maximálnej projektovanej plochy pozdĺž smeru toku tekutiny v hydrocyklóne; Kashiwaya a kol.. skúmali tento parameter na jednoduchých aj zmiešaných separáciách prostredníctvom technológie spájania CFD-DEM, ako aj experimentálnych testovacích metód.

Ako miera účinnosti separácie, meranie koncentrácie “ťažkých” v prepade je ideálny spôsob hodnotenia výkonu hydrocyklónu. To sa dá dosiahnuť buď na báze objemových percent alebo, presnejšie, pomocou meraní hmotnosti.

Oddeľujú hrubé častice

Hydrocyklóny využívajú tangenciálnu vstupnú rýchlosť na roztočenie suspenzie vo vnútri, vytvára klesajúci vonkajší vírivý prúd a izoluje ťažké zložky od kvapaliny. Ťažšie zložky sa aglomerujú na stenách cyklónu, zatiaľ čo ľahšie jemnejšie častice prechádzajú cez ich horný výstup.

Hydrocyklóny patria medzi najčastejšie používané zariadenia na oddeľovanie jemných a hrubých častíc v celulózovom a papierenskom priemysle, vďaka ich jednoduchému dizajnu, efektívnosť nákladov, jednoduchá obsluha a dlhá životnosť bez toho, aby ste potrebovali veľa údržby alebo zásahov od operátorov. Napriek všetkým ich výhodám však môžu časom zaznamenať pokles výkonu.

Pri riešení problémov s hydrocyklónmi, môže byť užitočné pochopiť ich fungovanie a faktory ovplyvňujúce ich výkon. Dôležitým faktorom pri ich separačnej účinnosti je tlak aplikovaný na ich vstupe – ktorý má okamžitý vplyv na bod rezu častíc v závislosti od použitého tlaku, veľkosť priemeru kužeľa a typ materiálu.

Hydrocyklóny sú vybavené jedným z troch prevedení vstupov: tangenciálny, evolventa alebo oblúk. Výsledky skúšok vykonaných s použitím všetkých troch návrhov vstupov je možné vidieť na obrázku 7 a Tabuľka 2, pričom oblúkové vstupné hydrocyklóny konzistentne prekonali oba svoje náprotivky v širokom rozsahu podmienok klasifikácie veľkosti (SC).

Oddeľujú jemné častice

Hydrocyklóny možno použiť na separáciu jemných častíc pomocou tlaku tekutiny na vytvorenie vzoru prúdenia, ktorý oddeľuje častice na základe hustoty a tvaru. Úpravou úrovní tlaku v prívodnom potrubí sa mení separačný bod (nazývaný aj bod rezu); nižší tlak vytvára hrubšie rezy, zatiaľ čo vyšší tlak vytvára jemnejšie oddelenie.

Hydrocyklóny využívajú svoju vnútornú časť v tvare kužeľa na vytvorenie zóny nízkeho tlaku, čo urýchľuje rýchlosť usadzovania častíc. Rýchlejšie usadzujúce sa častice migrujú smerom k stene cyklónu a vystupujú cez jeho vrcholový otvor ako podtekanie, zatiaľ čo pomalšie usadzujúce sa častice, ktoré sú ťažšie ako ich okolité kalové médium, sú odstredivou silou ťahané nadol a vystupujú cez svoj vírový detektor ako prepad.

O 6.5 mm od steny cyklónu, časticové fázy pri 6.5 Vzdialenosť mm od jeho steny sa meria ako súčet zrýchlenia tlakového gradientu a zrýchlenia odporu, so zrýchlením odporu definovaným ako relatívny pohyb medzi fázami. Zo všetkých vstupov používaných na účely klasifikácie, Silnejšie pole zrýchlenia ťahu C vysvetľuje jeho vynikajúcu ostrosť klasifikácie na SC s vyšším posuvom.

Oddeľujú vodu

Hydrocyklóny využívajú tlak tekutiny na generovanie odstredivej sily a prúdenia, ktoré môžu oddeliť častice alebo kvapôčky od kvapalného média. Aby k tomuto odlúčeniu došlo, ich hustota sa musí výrazne líšiť od hustoty tekutého média.

Typický dizajn zahŕňa tangenciálne vstrekovanie krmiva vysokou rýchlosťou do hornej valcovej časti, ktorá spája kužeľové telo, vytvára silný pohyb tekutiny, ktorý tlačí hrubšie materiály cez spodné axiálne výstupy známe ako vyraďovacie strany, a jemnejšie cez horné axiálne rúrky známe ako prepadové strany.

Riadenie veľkosti rezu je možné dosiahnuť zmenou tlaku privádzaného do cyklónu. Pilotné pokusy zvyčajne využívajú dva ventily na nastavenie rozdelenia prietoku medzi výstupy, kým sa nedosiahne požadovaná hodnota d50; akonáhle sa toto určí, jeden otvor môže nahradiť tieto ventily v bežnej prevádzke.

Toto zariadenie sa široko používa pri spracovaní minerálov na klasifikáciu častíc pre recirkuláciu v mlecích okruhoch, rozlišovať medzi ekonomickými nerastmi a hlušinou, oddeľte ropu od vody v RAFINÁRSKOM A OTEVORENÝCH PRIEMYSELOCH a odstráňte piesok/bahno zo zavlažovania alebo zásob pitnej vody, okrem mnohých iných použití. Ďalej, toto zariadenie možno použiť aj ako prírastkové obohatenie na zníženie zaťaženia drahšieho separačného zariadenia a zároveň na zlepšenie celkovej ekonomiky prevádzky.