ไฮโดรไซโคลนเพื่อการแยกของแข็งของเหลวอย่างมีประสิทธิภาพ

ไฮโดรไซโคลนได้รับการออกแบบเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการแยกสารในขณะเดียวกันก็ลดการใช้พลังงานโดยการเปลี่ยนการไหลของของไหลภายในอุปกรณ์.

การแยกขั้นต้นจะเกิดขึ้นในส่วนทรงกระบอกของไซโคลน ก่อนที่อนุภาคจะเข้าสู่ส่วนทรงกรวยสำหรับกระบวนการแยกเพิ่มเติมที่ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของฟีด.

เรขาคณิตของพายุไซโคลน

ไซโคลนเป็นอุปกรณ์ชิ้นกลมที่ใช้แรงเหวี่ยงเพื่อแยกอนุภาคหรือหยดที่มีขนาดใหญ่กว่าออกจากตัวกลาง. เมื่อแรงเหวี่ยงของมันเกินแรงลากของของไหล, อนุภาคที่มีขนาดใหญ่กว่าหรือหนาแน่นกว่าจะไหลผ่านช่องระบายอากาศด้านบนที่ด้านบน, ในขณะที่อนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่าหรือถูกคัดออกจะออกผ่านทางช่องคัดแยกด้านล่างที่ฐาน.

การออกแบบทางเข้าแบบ Tangential ส่งเสริมการก่อตัวของกระแสน้ำวนที่แข็งแกร่ง, เพิ่มประสิทธิภาพการแยกสาร. นอกจากนี้, การออกแบบป้องกันการไหลของไฟฟ้าลัดวงจรซึ่งเกิดขึ้นเมื่อก๊าซความเร็วสูงเข้าสู่ตัวแยก.

เพื่อประสิทธิภาพในการแยกสารสูงสุด, ตัว/ลำกล้องของไซโคลนควรมีขนาดเหมาะสมเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพการแยกที่เหมาะสมที่สุด. เพื่อกำหนดสิ่งนี้, มองหาสเปรย์พัดเล็กน้อยเมื่อวัสดุออกจากยอดของพายุไซโคลน; นี่แสดงว่ามันมีขนาดเหมาะสมแล้ว. หากวัสดุรั่วไหลออกมาจากด้านล่างเครื่องแยกของคุณแทน, เพิ่มแรงดัน/การไหลป้อน หรือลดขนาดการตัด (เช่น. ทำให้มันหยาบขึ้น).

กรีดล้น

การออกแบบช่องระบายน้ำล้นมีอิทธิพลอย่างมากต่อประสิทธิภาพการแยกไฮโดรไซโคลนและอัตราส่วนการแยก. โดยทั่วไปแล้ว, ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มความกว้างของร่องล้นและลดความกว้างของร่องอันเดอร์โฟลว์.

เมื่อถูกป้อนเข้าไปในพายุไซโคลน, สารละลายจะหมุนภายในผนังทรงกระบอกเพื่อสร้างแรงเหวี่ยงเพื่อคัดแยกวัสดุตามความหนาแน่น. อนุภาคหนักชนกับผนังและถูกดึงลงมาผ่านท่อไหลออกที่เรียกว่า vortex finder ก่อนที่จะออกทางท่อระบายอันเดอร์โฟลว์; ของหนักจะติดอยู่กับมันและสะสมอยู่ที่นั่นจนล้นผ่านตัวค้นหากระแสน้ำวนหรือท่อน้ำออกของตัวค้นหากระแสน้ำวน.

เพื่อประสิทธิภาพสูงสุดของไฮโดรไซโคลน, จะต้องบรรลุอัตราส่วนที่เหมาะสมที่สุดระหว่างความเร็วตามแนวแกนและแนวสัมผัสเพื่อลดความรุนแรงของความปั่นป่วนและการสูญเสียพลังงานภายในผนังให้เหลือน้อยที่สุด รวมทั้งทำให้อนุภาคแสงสามารถเข้าถึงแรงเหวี่ยงหนีศูนย์ที่เพียงพอเพื่อไปถึงทางออกที่ล้น.

มุมปาก

เมื่อป้อนสัมผัสเข้าไปในกระบอกไซโคลน, การกระทำแบบหมุนจะแปลงความเร็วของของเหลวเป็นแรงเหวี่ยงที่จะดึงอนุภาคที่หนักกว่าเข้าหาผนัง ในขณะที่อนุภาคที่ละเอียดกว่าจะรวมตัวกันและหมุนวนขึ้นด้านบนเพื่อออกทางช่องระบายน้ำล้นด้านบน; อนุภาคหยาบที่หนักกว่าจะตกลงไปด้านหลังในช่องทางออกด้านล่าง โดยมีของเหลวบางส่วนผ่านท่อต่อขยาย (เรียกว่าเครื่องค้นหากระแสน้ำวน).

การแยกไฮโดรไซโคลนสามารถทำได้อย่างมีประสิทธิผลมากขึ้นโดยใช้รูปแบบการไหลแบบไม่เฉือนซึ่งจะช่วยลดแรงเฉือนให้เหลือน้อยที่สุด; การออกแบบที่ปราศจากแรงเฉือนอาจมีข้อได้เปรียบเหนือการกรองแบบเดิม เช่น อายุการใช้งานของน้ำหล่อเย็นที่เพิ่มขึ้น. เมื่อออกแบบระบบ, อย่างไรก็ตาม, จะต้องคำนึงถึงแรงเฉือนด้วย.

การกระจายความเร็วตามแนวแกน

เมื่อแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางสามารถแซงหน้าแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นจากของไหลได้, อนุภาคหนักจะถูกแยกออกจากของเหลวและออกผ่านทางทางออกด้านล่างตามแนวแกน (อันเดอร์โฟลว์) ในขณะที่ของเหลวที่เบากว่าจะไหลผ่านช่องด้านบนของไฮโดรไซโคลน (ล้น).

พายุไซโคลนมีช่องระบายสองช่องบนแกนแกน; อันหนึ่งอยู่ด้านล่างเรียกว่า “ฝ่ายปฏิเสธ,” และอีกร้านขนาดใหญ่ที่ด้านบนเรียกว่า “ด้านล้น” การฉีด Tangential เข้าไปในห้องทรงกระบอกจะสร้างรูปแบบการไหลแบบหมุนวน; ระบายออกจากด้านล้นจะไหลผ่านท่อแนวแกนที่ยื่นออกมาจากปลายพายุไซโคลน.

อย่างไรก็ตาม, ลักษณะการไหลของของไหลโดยธรรมชาตินำไปสู่การแยกตัวที่ไม่สมบูรณ์และการสูญเสียพลังงานโดยไม่คำนึงถึงรูปทรงเรขาคณิต. มุ่งสู่การออกแบบที่เหมาะสมที่สุด, มีการเสนอและทดสอบการออกแบบการเพิ่มประสิทธิภาพการไหลของของไหลต่างๆ – เช่นการใส่ตัวถังตรงกลาง9, กรวยด้านใน11, ท่อน้ำล้นคู่12-13, เช่น slit cone14 และ overflow cap15 เป็นต้น; ทั้งหมดนี้แสดงให้เห็นแล้วว่าลดเส้นผ่านศูนย์กลางของแกนอากาศลงในขณะที่เพิ่มประสิทธิภาพการจำแนกขนาดอนุภาค.