Hydrocykloner – Förbättring av effektiviteten i materialklassificering och -separering

Hydrocykloner används för att separera material genom centrifugalkraft. Lätta faser med lägre densitet rör sig i spiral mot bräddavloppsutloppet medan tunga faser med högre densitet rör sig mot mitten och släpps ut genom underflödesutlopp.

Genomsnittliga OC-värdekurvor vid bräddavlopp illustrerar förändrade trender när DC ökar.

Flödeshastighet

Matarmaterial matas tangentiellt in i hydrocyklonen under tryck och får centrifugalkrafter att röra sig uppåt och nedåt längs dess koniska vägg, skjuta tyngre faser uppåt och nedåt som svar. Med varje minskning i diameter kommer en ökning av hastigheten för maximal separation; koncentrerade fasta ämnen kommer ut vid spetsen.

En lämplig flödeshastighet måste fastställas för att åstadkomma den önskade koncentrationen av material i ett bräddavlopp. Variationer i hastighet kan ändra partikelbanor inom både inre och yttre virvelflöden, i slutändan förändrar splitkvoten.

Bicalho et al har rapporterat att ökade matningsflöden inom vissa parametrar kan stärka centrifugalkraftfälten och öka den totala separationseffektiviteten, men att överskrida dessa parametrar kan minska den effektiva retentionstiden för partiklar och droppdelningsförhållandet. Därför, korrekt journalföring måste upprätthållas för att identifiera prestandaavvikelser eller försämring och bedöma om underhållsåtgärder måste vidtas för att återställa optimal prestanda.

Tryck

Uppslamning införs tangentiellt in i en cyklons cylindriska zon med hög hastighet och accelereras sedan av dess geometri och tryck för att producera en intensiv centrifugalkraft, skapa separation mellan lätta och tunga komponenter av flytgödsel, med tunga partiklar som kommer ut via bräddavlopp från dess spetsutgång medan lättare komponenter fortsätter att falla till cylinderns bas där de samlas upp.

Ökat matartryck har effekten av att öka separationseffektiviteten och underflödeskoncentrationen genom att ändra både inre och yttre virvelflöden, vilket ger en högre splitkvot.

Överdriven turbulens kan skapa erosion i en hydrocyklon som lämnar efter sig slitspiraler i sin liner och kan orsaka repbildning i dess underflöde, så regelbunden utvärdering av varje hydrocyklons prestanda måste äga rum och jämföras mot underhållsprotokoll eller tillverkarens specifikationer för att identifiera avvikelser eller försämring. Journalföring hjälper till att snabbt identifiera eventuella återkommande problem så att underhållspersonalen kan planera därefter.

Cyklons längd

Cyklonlängd är en väsentlig faktor när det gäller att förbättra materialklassificering och separationseffektivitet, eftersom det bestämmer hur mycket centrifugalkraft som kommer att appliceras på partiklar i den. I stort sett, ju längre dess längd är, desto mer komplett blir dess separationsprocess.

Stora partiklar fördröjs tillfälligt innan de kommer in i en cyklon, medan mindre accelereras i hög hastighet – vilket leder till låg inloppshastighet för större partiklar, som hjälper till att minimera erosion och förlänga cyklonens livslängd.

Den idealiska längden för materialseparering beror på dess önskade skärstorlek. När den appliceras på mineraltillämpningar, till exempel, detta innebär vanligtvis att välja en skärstorlek där de flesta fasta ämnen rapporterar till bräddflödet och endast en del till underflödesflödet; typiskt sett bestämmer denna målsnittsstorlek vilken cyklondiameter som ska användas i varje applikation.

Vortex Finder

Vortexsökare är en integrerad komponent i effektiv cyklonseparation. De fungerar som gränssnittet mellan Team Centrifugal Force och Team Drag Force – liknar dragkamp mellan två flaggor bundna i vardera änden av ett rep. När Team Centrifugal drar partiklar närmare cyklonens skal medan Team Drag trycker iväg.

Detta förklarar varför inloppssektionens design och konvinkel har en effekt på klassificeringsskärpan. Till exempel, ett ljusbågsinlopp skapar starkare radiell acceleration och förklassificeringseffekter som hjälper till att bibehålla Cc (Figur 17).

Pumpar som matar cykloner spelar också en integrerad del i dess kapacitet och skärpunkt, eftersom deras hastighet ändrar flödeshastighet och tryck som matar cyklonen, i slutändan ändrar dess separationsegenskaper; till exempel, minskande pumphastighet resulterar i grövre skärning, samtidigt som den ökar kan den producera finare; Kapaciteten bestäms också av storleken på dess spets.