ไฮโดรไซโคลน – การแยกที่มีประสิทธิภาพสำหรับการประมวลผลขั้นสูง

ไฮโดรไซโคลนใช้ความเร็วของของเหลวเพื่อแปลงเป็นการเคลื่อนที่แบบหมุน, โดยมีอนุภาคที่หนักกว่าหรือหนาแน่นกว่าหมุนวนอยู่รอบผนังด้านในจนกระทั่งออกผ่านทางออกด้านล่างตามแนวแกนที่ถูกจำกัดเป็นอันเดอร์โฟลว์, ในขณะที่อนุภาคละเอียดกว่าจะไหลออกทางทางออกด้านบนตามแนวแกนจนล้น.

ประสิทธิภาพการแยกตัวในไซโคลนขึ้นอยู่กับการออกแบบหลักและตัวแปรการทำงานหลายประการ, ซึ่งจะกล่าวถึงในที่นี้ว่าเป็นปัจจัยที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการแยกเกรด (จีเอสอี).

ขนาดและความหนาแน่น

ไฮโดรไซโคลนใช้ขนาดและความหนาแน่นเพื่อแยกแยะวัสดุ. อนุภาคที่หนักกว่าจะติดอยู่กับผนัง, แล้วออกทางช่องระบายน้ำด้านล่าง. อนุภาคที่ละเอียดกว่าที่เบากว่าจะยังคงแขวนอยู่ใกล้ด้านบนและถูกปล่อยออกมาผ่านทางช่องน้ำล้น (เรียกอีกอย่างว่าเดือย) ที่ความสูงที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับความต้องการของการใช้งานขั้นปลาย.

ประสิทธิภาพการแยกตัวในไซโคลนขึ้นอยู่กับสนามการไหลภายใน, ซึ่งสามารถปรับเปลี่ยนได้โดยการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างหรือการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์การทำงาน. อัตราการไหลของฟีดและความแตกต่างของแรงดันทั่วทั้งไซโคลนมีอิทธิพลเป็นพิเศษต่อแรงเหวี่ยงที่เกิดขึ้น.

ความสม่ำเสมอระหว่างแรงดันขาเข้าและอัตราการไหลของฟีดช่วยลดเวลาการตกค้างของอนุภาคในไซโคลน, และการเลือกอันที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางปลายขนาดใหญ่จะช่วยลดความเสี่ยงของการเชือกซึ่งเกิดขึ้นเมื่อวัสดุเข้าสู่ทั้งช่องระบายน้ำล้นและอันเดอร์โฟลว์พร้อมกัน.

แรงดันตก

ไฮโดรไซโคลนอาจถูกปิดกั้นด้วยสารปนเปื้อนที่เป็นของแข็ง, สร้างปัญหาร้ายแรงด้านการปฏิบัติงานและอุปกรณ์ เช่น ปั๊มป้อน. การตรวจสอบไลเนอร์เป็นประจำเพื่อดูสัญญาณการสึกหรอเป็นกุญแจสำคัญในการช่วยลดความเสี่ยงนี้.

เพื่อให้บรรลุกระบวนการแยกที่มีประสิทธิภาพ, ต้องเลือกเส้นผ่านศูนย์กลางของไซโคลนอย่างระมัดระวังตามการใช้งาน. นอกจากนี้, อัตราการไหลที่เปลี่ยนแปลงหรือตันต่อชั่วโมง (ทีพีเอช) อาจเปลี่ยนจุดตัดและส่งผลต่อระดับประสิทธิภาพ.

ทันทีที่สารละลายเข้าสู่พายุไซโคลน, มันถูกขับเคลื่อนให้หมุนด้วยแรงเหวี่ยงและเริ่มก่อตัวเป็นกระแสน้ำวนภายในห้องทรงกระบอก. อนุภาคที่หนักกว่าจะตกลงมาในส่วนถังเพื่อออกทางปลาย ในขณะที่วัสดุที่เบากว่าจะถูกดึงเข้าสู่ใจกลางของกระแสน้ำวนโดยการเคลื่อนที่ของของไหลภายใน และเคลื่อนย้ายไปยังทางออกที่ล้นของมัน.

ความเข้มข้นของสารละลาย

การแยกไฮโดรไซโคลนต้องใช้แรงดันภายในจำนวนหนึ่งซึ่งต้องสร้างขึ้นภายในไซโคลนเพื่อให้บรรลุผลสำเร็จ. ความหนาแน่นของสารละลาย, ปริมาตรที่ป้อนเข้าไปและขนาดล้วนมีบทบาทสำคัญในการสร้างแรงเหวี่ยงหนีศูนย์นี้ – ผลักอนุภาคที่หนักกว่าเข้าหาศูนย์กลางแทนที่จะหันไปทางยอดและออกทางน้ำล้น.

ความเข้มข้นของฟีดต่ำอาจส่งผลให้เกิดการแยกหยาบมากขึ้น ในขณะที่แรงดันป้อนสูงจะให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่า. นอกจากนี้, ขนาดทางเข้าอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อผลลัพธ์การแยก; ช่องทางเข้าที่ใหญ่ขึ้นจะเพิ่มความจุ.

ยางและคณะ. ดำเนินการวิจัยเพื่อประเมินประสิทธิภาพการแยกไฮโดรไซโคลนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางหลักต่างๆ โดยใช้ทั้งวิธีจำลองและการทดลอง. ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าเมื่อใช้แยกสารละลายออกเป็น Dc ไฮโดรไซโคลนที่มีขนาดเล็กลงที่ความเข้มข้นของทางออกที่ล้นจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นในขณะที่ลดลงในพื้นที่ที่ห่างไกลจากยอดพายุไซโคลน, การแนะนำว่าไฮโดรไซโคลนเหล่านี้มีประสิทธิภาพในการแยกสารที่ดีขึ้น.

เครื่องมือค้นหากระแสน้ำวน

วัสดุป้อนจะถูกป้อนเข้าไปในพายุไซโคลนในแนวสัมผัส และหมุนเพื่อสร้างแรงเหวี่ยงซึ่งแยกอนุภาคที่หนักกว่าออกจากอนุภาคที่เบากว่า, โดยมีอันที่เบากว่าไหลผ่านทางออกที่ล้นในขณะที่หยาบกว่า, อนุภาคที่หนักกว่าจะออกทางช่องระบายน้ำอันเดอร์โฟลว์.

ขนาดการตัดอนุภาคในไฮโดรไซโคลนได้รับผลกระทบจากตัวแปรหลายตัว, เช่น ความเร็วขาเข้า, อัตราส่วนอัตราการไหลลัดวงจรและประสิทธิภาพการแยก. เพื่อประเมินอิทธิพลเหล่านี้ต่อขนาดการตัดอนุภาคในไฮโดรไซโคลน, แบบจำลองที่ใช้การวิเคราะห์ความเครียดของเรย์โนลด์สและปริมาตรของของไหลถูกนำมาใช้เพื่อทำนายกระบวนการแยกตัว.

ผลลัพธ์ระบุว่าความเร็วขาเข้าและความยาวของ Vortex Finder มีผลมากที่สุดต่อขนาดการตัดอนุภาค. Vortex Finder ที่ยาวขึ้นสามารถลดแรงดันตกและความเร็วตามแนวแกน/แทนเจนต์/แนวรัศมี แต่จะเพิ่มความผันผวนของ AVWZ; ผนังที่หนาขึ้นยังสามารถช่วยลดปัจจัยเหล่านี้ได้, แต่มีผลกระทบน้อยกว่าต่อการหมุนเวียนในพื้นที่ก่อนการแยก.