Hidrocikloni – Učinkovito ločevanje za izboljšano obdelavo

Hidrocikloni uporabljajo hitrost tekočine za pretvorbo v rotacijsko gibanje, s težjimi ali gostejšimi delci, ki se spiralno vrtijo okoli notranje stene, dokler ne izstopijo skozi omejen aksialni spodnji izhod kot spodnji tok, medtem ko drobnejši delci izstopajo skozi aksialni zgornji izpust kot preliv.

Učinkovitost ločevanja v ciklonih je odvisna od več ključnih konstrukcijskih in delovnih spremenljivk, ki bodo tukaj obravnavani kot dejavniki, ki vplivajo na učinkovitost ločevanja na stopnje (GSE).

Velikost in gostota

Hidrocikloni uporabljajo velikost in gostoto za razlikovanje materialov. Težji delci se ujamejo v stene, nato pa izstopite skozi spodnji iztok na dnu. Lažji drobni delci ostanejo suspendirani blizu vrha in se odvajajo skozi prelivne odprtine (imenovane tudi čepi) na različnih višinah, odvisno od potreb nadaljnjih aplikacij.

Učinkovitost ločevanja v ciklonih je odvisna od njegovega notranjega pretočnega polja, ki ga je mogoče prilagoditi z optimizacijo njegove strukture ali spreminjanjem delovnih parametrov. Stopnja dovodnega toka in razlika tlaka v ciklonu imata poseben vpliv na ustvarjeno centrifugalno silo.

Usklajenost med vstopnim tlakom in hitrostjo dovodnega toka pomaga zmanjšati čas zadrževanja delcev v ciklonu, in izbira takega z velikim premerom vrha pomaga zmanjšati tveganje za napenjanje, do katerega pride, ko material hkrati vstopi v prelivne in podtočne odprtine.

Padec tlaka

Hidrocikloni se lahko blokirajo s trdnimi onesnaževalci, povzroča resne težave pri delovanju in opremi, kot so dovodne črpalke. Redno pregledovanje njihovih oblog za znake obrabe je ključnega pomena za zmanjšanje tega tveganja.

Da bi dosegli učinkovit postopek ločevanja, premer ciklona je treba skrbno izbrati glede na njegovo uporabo. Nadalje, spreminjanje pretoka ali ton na uro (tph) lahko spremeni svojo rezalno točko in tako vpliva na ravni učinkovitosti.

Takoj ko gnojevka vstopi v ciklon, centrifugalna sila ga požene v vrtenje in začne tvoriti vrtinec znotraj svoje cilindrične komore. Težji delci padejo po delu soda, da izstopijo skozi njegov vrh, medtem ko so lažji materiali povlečeni v središče vrtinca z gibanjem tekočine navznoter in prepeljani proti njegovemu prelivnemu izhodu.

Koncentracija gnojnice

Ločevanje hidrociklona zahteva določeno količino notranjega tlaka, ki mora biti ustvarjen v ciklonu, da doseže uspeh. Gostota gnojnice, prostornina, ki se dovaja vanj, in velikost igrata pomembno vlogo pri ustvarjanju te centrifugalne sile – potiskanje težjih delcev proti sredini in ne proti vrhu in ven iz prelivne odprtine.

Nizka koncentracija dovoda lahko povzroči bolj grobo ločevanje, medtem ko visok dovodni tlak daje boljše rezultate. Nadalje, velikost dovoda lahko močno vpliva na rezultate ločevanja; večji vhodi povečajo zmogljivost.

Yang et al. izvedel raziskavo za oceno učinkovitosti ločevanja hidrociklonov z različnimi glavnimi premeri z uporabo simulacijskih in eksperimentalnih metod. Njihovi rezultati so pokazali, da se pri uporabi za ločevanje gnojevke na manjše hidrociklone Dc na izhodu iz preliva koncentracija postopoma povečuje, medtem ko se zmanjšuje na območjih, ki so oddaljena od vrha ciklona, kar kaže, da ti hidrocikloni dosegajo izboljšano učinkovitost ločevanja.

Vortex Finder

Polnilni material se vnese tangencialno v ciklon in zavrti, da se ustvari centrifugalna sila, ki loči težje delce od lažjih, pri čemer lažji izstopajo skozi prelivno odprtino, medtem ko so grobejši, težji delci izstopijo skozi spodnji iztok.

Na velikost razrezanih delcev v hidrociklonu vpliva veliko spremenljivk, kot je njegova vstopna hitrost, razmerja pretoka v kratkem stiku in učinkovitost ločevanja. Za oceno teh vplivov na velikost delcev v hidrociklonih, za napoved postopka ločevanja je bil uporabljen model, ki uporablja Reynoldsovo analizo napetosti in prostornino tekočine..

Rezultati so pokazali, da imata vstopna hitrost in dolžina Vortex Finderja največji vpliv na velikost rezanja delcev. Daljši Vortex Finder bi lahko zmanjšal padec tlaka in aksialne/tangencialne/radialne hitrosti, vendar bi povečal nihanja AVWZ; debelejše stene bi še vedno lahko pomagale zmanjšati te dejavnike, vendar imajo manjši učinek na cirkulacijski tok v prostorih pred ločevanjem.