Hidrocikloni za učinkovito ločevanje tekočih trdnih snovi
Hidrocikloni so zasnovani tako, da povečajo učinkovitost ločevanja, hkrati pa zmanjšajo porabo energije s spreminjanjem pretoka tekočine v napravi.
Primarno ločevanje poteka v cilindričnem delu ciklona, preden delci vstopijo v stožčasti del za dodatne postopke ločevanja, ki so odvisni od gostote dovoda.
Geometrija ciklona
Ciklon je krožni del opreme, ki uporablja centrifugalno silo za ločevanje večjih delcev ali kapljic iz medija.. Ko njegova centrifugalna sila presega uporno silo tekočin, večji ali gostejši delci odidejo skozi zgornjo odprtino na vrhu, medtem ko drobnejši ali zavrženi delci izstopajo skozi nižje zavržene odprtine na dnu.
Tangencialne zasnove vstopa spodbujajo močno tvorbo vrtincev, povečanje učinkovitosti ločevanja. Nadalje, zasnova preprečuje pretok kratkega stika, do katerega pride, ko plin z visoko hitrostjo vstopi v separator.
Za maksimalno učinkovitost ločevanja, telo/cev ciklona mora biti primerno dimenzioniran, da se zagotovi optimalna učinkovitost ločevanja. Za določitev tega, poiščite rahlo pihajoče pršenje, ko material zapušča vrh ciklona; to pomeni, da je pravilno dimenzioniran. Če namesto tega material uhaja izpod vašega separatorja, povečajte dovodni tlak/pretok ali zmanjšajte velikost reza (tj. grobi ga).
Prelivne reže
Zasnova prelivnih rež ima velik vpliv na učinkovitost ločevanja hidrociklonov in razmerje delitve. Na splošno, zmogljivost se poveča s povečanjem širine pretočne reže in zmanjšanjem širine spodnje pretočne reže.
Pri dovajanju v ciklon, gnojevka se vrti znotraj svojih cilindričnih sten in ustvarja centrifugalno silo za razvrščanje materialov po gostoti. Težki delci trčijo ob steno in se potegnejo navzdol skozi odtočno cev, imenovano iskalnik vrtincev, preden izstopijo skozi podtočno odvodno cev; težki ostanejo ujeti proti njej in se tako tam kopičijo, dokler jih ne preletijo skozi vrtinčni iskalnik ali iztočno cev vrtinčnega iskalnika.
Za optimalno učinkovitost hidrociklona, doseči je treba optimalno razmerje med aksialno in tangencialno hitrostjo, da se zmanjša intenzivnost turbulence in izgube energije znotraj njegovih sten ter omogoči lahkim delcem dostop do zadostne centrifugalne sile, da dosežejo izhod iz preliva.
Koti odprtine
Pri dovajanju tangencialno v ciklonski valj, njegovo vrtenje pretvori hitrost tekočine v centrifugalno silo, ki vleče težje delce proti steni, medtem ko se lažji drobni delci aglomerirajo in spiralno dvigajo navzgor, da izstopijo skozi zgornji prelivni izhod; težji grobejši delci nato padejo nazaj v njegov spodnji izhod z nekaj tekočine skozi podaljšek cevi (imenovan iskalec vrtincev).
Hidrociklonsko ločevanje je lahko učinkovitejše z uporabo vzorcev nestrižnega toka, ki zmanjšujejo strižne sile; zasnove brez striženja lahko nudijo druge prednosti v primerjavi s tradicionalno filtracijo medijev, kot je podaljšana življenjska doba hladilne tekočine. Pri načrtovanju sistema, vendar, upoštevati je treba tudi striženje.
Porazdelitev aksialne hitrosti
Ko lahko centrifugalna sila preseže sile trenja, ki jih ima tekočina, težki delci se ločijo od tekočine in izstopijo skozi aksialni spodnji izpust (podtok) medtem ko lažje tekočine vstopajo skozi zgornji izhod hidrociklona (preliv).
Ciklon ima dva iztoka na svoji aksialni osi; ena na dnu, znana kot “stran za zavrnitev,” in še en večji iztok na vrhu, znan kot “prelivna stran.” Tangencialno vbrizgavanje v njegovo cilindrično komoro ustvari vrtinčast vzorec toka; izpust s prelivne strani poteka skozi aksialno cev, ki štrli iz vrha ciklona.
Vendar, inherentne značilnosti toka tekočine vodijo do nepopolne ločitve in izgube energije ne glede na geometrijo. Prizadevanje za optimalno zasnovo, predlagani in testirani so bili različni modeli za izboljšanje pretoka tekočine – kot je vstavljanje osrednjega telesa9, notranji stožec 11, dvojne prelivne cevi12-13, stožec z režo 14 in prelivni pokrov 15 na primer; vsi so pokazali, da zmanjšujejo premer zračnega jedra, hkrati pa povečujejo učinkovitost razvrščanja velikosti delcev.