Hydrocyklóny pre efektívnu separáciu kvapalín tuhej látky

Hydrocyklóny sú navrhnuté tak, aby zvýšili výkon separácie a zároveň znížili spotrebu energie zmenou prietoku tekutiny v zariadení.

Primárna separácia sa uskutočňuje vo valcovej časti cyklónu predtým, ako častice vstúpia do kužeľovej časti pre ďalšie separačné procesy, ktoré závisia od hustoty náplne.

Cyklónová geometria

Cyklón je kruhové zariadenie, ktoré využíva odstredivú silu na oddelenie väčších častíc alebo kvapiek z média. Keď jeho odstredivá sila prekročí odporovú silu tekutín, väčšie alebo hustejšie častice odchádzajú cez horný výstup v hornej časti, zatiaľ čo jemnejšie alebo vyradené častice opúšťajú spodné výstupy odpadu na základni.

Dizajn tangenciálnych vtokov podporuje tvorbu silného víru, zvýšenie účinnosti separácie. Ďalej, konštrukcia zabraňuje skratovému prúdeniu, ku ktorému dochádza, keď plyn s vysokou rýchlosťou vstupuje do separátora.

Pre maximálnu účinnosť separácie, teleso/hlaveň cyklónu by mali mať vhodnú veľkosť, aby sa zabezpečila optimálna účinnosť separácie. Toto určiť, pri výstupe materiálu z vrcholu cyklónu hľadajte mierny rozstrekovanie; to znamená, že má správnu veľkosť. Ak namiesto toho materiál uniká spod vášho separátora, buď zvýšte prívodný tlak/prietok alebo znížte veľkosť rezu (t.j. zhrubnúť to).

Prepadové štrbiny

Dizajn prepadových štrbín má obrovský vplyv na účinnosť separácie hydrocyklónu a deliaci pomer. Vo všeobecnosti, výkon sa zvyšuje so zväčšujúcou sa šírkou prepadovej štrbiny a zmenšujúcou sa šírkou prepadovej štrbiny.

Pri podávaní do cyklónu, kal rotuje vo svojich valcových stenách a vytvára odstredivú silu na triedenie materiálov podľa hustoty. Ťažké častice narážajú na stenu a sú ťahané dolu cez odtokovú trubicu nazývanú vírový vyhľadávač pred výstupom cez podtokovú výstupnú trubicu; ťažké ostávajú na ňom zachytené a tak sa tam hromadia, až kým nie sú pretečené cez vírový hľadač alebo výtokové potrubie vírového hľadača.

Pre optimálnu účinnosť hydrocyklónu, musí sa dosiahnuť optimálny pomer medzi axiálnou a tangenciálnou rýchlosťou, aby sa minimalizovala intenzita turbulencie a straty energie v jej stenách, ako aj umožnenie ľahkým časticiam prístup k dostatočnej odstredivej sile, aby dosiahli svoj prepadový výstup.

Uhly otvoru

Pri tangenciálnom podávaní do cyklónového valca, jeho rotácia premieňa rýchlosť kvapaliny na odstredivú silu, ktorá ťahá ťažšie častice smerom k stene, zatiaľ čo ľahšie jemnejšie častice sa zhlukujú a špirálovito stúpajú nahor, aby vyšli cez horný prepadový výstup; ťažšie hrubšie častice potom padajú späť do spodného výpustu odpadu s trochou kvapaliny cez predlžovaciu trubicu (nazývaný vyhľadávač vírov).

Hydrocyklónová separácia sa môže zefektívniť použitím modelov prúdenia bez šmyku, ktoré minimalizujú šmykové sily; bezšmykové konštrukcie môžu ponúkať ďalšie výhody oproti tradičnej filtrácii média, ako je zvýšená životnosť chladiacej kvapaliny. Pri navrhovaní systému, však, treba zvážiť aj strih.

Axiálna distribúcia rýchlosti

Keď odstredivá sila môže prekonať trecie sily, ktorým kvapalina čelí, ťažké častice sú oddelené od kvapaliny a vystupujú cez axiálny spodný výstup (podtekanie) zatiaľ čo ľahšie kvapaliny vstupujú cez horný výstup hydrocyklónu (pretečeniu).

Cyklón má dva výstupy na svojej axiálnej osi; jeden na dne známy ako “odmietnuť stranu,” a ďalší väčší výstup v hornej časti známy ako “prepadová strana.” Tangenciálne vstrekovanie do jeho valcovej komory vytvára vírivý prúd; výtok z prepadovej strany prechádza cez axiálne potrubie vyčnievajúce z vrcholu cyklónu.

Avšak, inherentné charakteristiky prúdenia tekutiny vedú k nedokonalej separácii a strate energie bez ohľadu na geometriu. Zameranie na optimálny dizajn, boli navrhnuté a testované rôzne návrhy na zlepšenie prúdenia tekutín – ako je vloženie stredového telesa9, vnútorný kužeľ11, dvojité prepadové potrubia12-13, štrbinový kužeľ14 a prepadový uzáver15 napr; všetky ukázali, že zmenšujú priemer vzduchového jadra a zároveň zvyšujú výkon klasifikácie veľkosti častíc.