Хидроциклони за ефикасно одвајање течних чврстих материја

Хидроциклони су дизајнирани да побољшају перформансе одвајања док истовремено смањују потрошњу енергије мењајући проток течности унутар уређаја.

Примарно одвајање се одвија у цилиндричном делу циклона пре него што честице уђу у конусни део за додатне процесе сепарације који зависе од густине хране..

Цицлоне Геометри

Циклон је кружни комад опреме који користи центрифугалну силу да одвоји веће честице или капљице из медија. Када је његова центрифугална сила већа од силе отпора флуида, веће или гушће честице излазе кроз горњи излаз на врху, док ситније или одбачене честице излазе преко нижих излаза за отпад на бази.

Дизајн тангенцијалног улаза промовише снажно формирање вртлога, повећање ефикасности раздвајања. Надаље, дизајн спречава проток кратког споја који настаје када гас велике брзине уђе у сепаратор.

За максималну ефикасност раздвајања, тело/бурад циклона треба да буде одговарајуће величине да би се обезбедила оптимална ефикасност раздвајања. Да би се ово утврдило, потражите благи распршивач када материјал излази из врха циклона; ово указује да је одговарајуће величине. Ако уместо тога материјал цури испод вашег сепаратора, или повећајте притисак/проток или смањите величину реза (тј. огрубети га).

Преливни прорези

Дизајн преливних прореза има огроман утицај на ефикасност сепарације хидроциклона и однос раздвајања. Уопштено, перформансе се повећавају са повећањем ширине преливног прореза и смањењем ширине доњег прореза.

Када се напаја у циклон, суспензија ротира унутар својих цилиндричних зидова стварајући центрифугалну силу за сортирање материјала по густини. Тешке честице сударају се о зид и повлаче се кроз одводну цев која се зове вортек финдер пре него што изађу кроз доњу излазну цев; тешки остају заробљени уз њега и тако се акумулирају тамо док се не прелију преко тражила вртлога или излазне цеви за проналажење вртлога.

За оптималну ефикасност хидроциклона, мора се постићи оптималан однос између аксијалне и тангенцијалне брзине како би се минимизирао интензитет турбуленције и губици енергије унутар његових зидова, као и омогућило лаким честицама да приступе довољној центрифугалној сили да дођу до свог преливог излаза.

Орифице Англес

Када се тангенцијално напаја у цилиндар циклона, његово окретно дејство претвара брзину течности у центрифугалну силу која вуче теже честице према зиду, док се лакше ситније честице агломерирају и спирално уздижу како би изашле кроз горњи излазни отвор; теже грубље честице затим падају назад у доњи отвор за одбацивање са мало течности кроз продужну цев (названо вортек финдер).

Одвајање хидроциклона може бити ефикасније коришћењем образаца струјања без смицања који минимизирају силе смицања; дизајни без смицања могу понудити друге предности у односу на традиционалну филтрацију медија, као што је продужени век расхладне течности. Приликом пројектовања система, међутим, мора се узети у обзир и смицање.

Аксијална расподела брзине

Када центрифугална сила може надмашити силе трења које доживљава течност, тешке честице се одвајају од течности и излазе кроз аксијални доњи излаз (ундерфлов) док лакше течности улазе кроз горњи излаз из хидроциклона (преливати).

Циклон има два излаза на својој аксијалној оси; један на дну познат као “одбацити страну,” и још један већи излаз на врху познат као “преливна страна.” Тангенцијално убризгавање у његову цилиндричну комору ствара вртложни образац струјања; испуштање са преливне стране иде кроз аксијалну цев која излази из врха циклона.

Међутим, инхерентне карактеристике протока флуида доводе до несавршеног одвајања и губитка енергије без обзира на геометрију. У циљу оптималног дизајна, Предложени су и тестирани различити дизајни за побољшање протока флуида – као што је уметање средишњег тела9, унутрашњи конус11, дупле преливне цеви12-13, прорезани конус14 и преливни поклопац15 на пример; сви су показали да смањују пречник ваздушног језгра уз повећање перформанси класификације величине честица.