Гідроциклони – Ефективне розділення для покращеної обробки

Гідроциклони використовують швидкість рідини для перетворення в обертовий рух, з більш важкими або більш щільними частинками, що обертаються по спіралі навколо внутрішньої стінки до виходу через обмежений осьовий нижній вихідний отвір у вигляді нижнього потоку, у той час як більш дрібні частинки виходять через осьовий верхній вихідний отвір у вигляді переливу.

Ефективність розділення в циклонах залежить від кількох ключових конструктивних та робочих змінних, які будуть обговорюватися тут як фактори, що впливають на ефективність сортування (GSE).

Розмір і щільність

Гідроциклони використовують розмір і щільність для розрізнення матеріалів. Важчі частинки затримуються стінками, потім вийдіть через нижній випускний отвір внизу. Більш легкі дрібні частинки залишаються зваженими у верхній частині та виводяться через переливні отвори (також називаються патрубками) на різних висотах залежно від потреб подальшого застосування.

Продуктивність розділення в циклонах залежить від внутрішнього поля потоку, який можна налаштувати шляхом оптимізації його структури або зміни робочих параметрів. Швидкість потоку живлення та різниця тиску в циклоні особливо впливають на створювану відцентрову силу.

Узгодженість між тиском на вході та швидкістю потоку живлення допомагає мінімізувати час перебування частинок у циклоні, а вибір такого з великим діаметром вершини допомагає мінімізувати ризик утворення мотузок, який виникає, коли матеріал одночасно потрапляє в переливні та нижні вихідні отвори.

Падіння тиску

Гідроциклони можуть бути заблоковані твердими забрудненнями, створюючи серйозні проблеми з роботою та обладнанням, як-от живильні насоси. Регулярна перевірка їхніх вкладишів на ознаки зносу є ключем до зменшення цього ризику.

Для досягнення ефективного процесу розділення, діаметр циклону необхідно ретельно підбирати відповідно до його застосування. Крім того, зміна швидкості потоку або тонн на годину (т/год) може змінити його точку зрізу і таким чином вплинути на рівень ефективності.

Як тільки шлам потрапляє в циклон, він приводиться в обертання відцентровою силою і починає утворювати вихор всередині своєї циліндричної камери. Більш важкі частинки падають вниз по ділянці стовбура, щоб вийти через його вершину, тоді як легші матеріали втягуються в центр вихору рухом рідини всередину та транспортуються до вихідного отвору для переливу..

Концентрація шламу

Відокремлення гідроциклоном вимагає певного внутрішнього тиску, який повинен бути створений у циклоні для досягнення успіху. Щільність шламу, Об’єм, що подається в нього, і розмір відіграють невід’ємну роль у створенні цієї відцентрової сили – виштовхування важчих частинок до центру, а не до його вершини та виходу з переливного отвору.

Низька концентрація подачі може призвести до більш грубого поділу, тоді як високий тиск подачі дає кращі результати. Крім того, розмір входу може мати великий вплив на результати розділення; великі входи збільшують пропускну здатність.

Ян та ін. провели дослідження для оцінки ефективності розділення гідроциклонів з різними основними діаметрами, використовуючи методи моделювання та експерименту. Їхні результати показали, що при використанні для розділення суспензії на менші гідроциклони постійного струму на виході переливу концентрація поступово зростає, тоді як вона зменшується у віддалених областях від вершини циклону, припускаючи, що ці гідроциклони досягають покращеної ефективності розділення.

Vortex Finder

Завантажувальний матеріал вводиться тангенціально в циклон і обертається для створення відцентрової сили, яка відділяє важчі частинки від легших, легші виходять через переливний отвір, а більш грубі, більш важкі частинки виходять через вихідний отвір нижнього потоку.

Розмір частинок, подрібнених у гідроциклоні, залежить від багатьох змінних, наприклад його вхідна швидкість, швидкості потоку при короткому замиканні та ефективності розділення. Оцінити ці впливи на розмір частинок у гідроциклонах, модель з використанням аналізу напруги Рейнольдса та об’єму рідини була використана для прогнозування процесу її відділення.

Результати показали, що вхідна швидкість і довжина Vortex Finder мають найбільший вплив на розмір частинок. Довший Vortex Finder може зменшити падіння тиску та аксіальну/тангенціальну/радіальну швидкість, але збільшить коливання AVWZ; товщі стіни все ще можуть допомогти зменшити ці фактори, але мають менший вплив на циркуляційний потік у просторі перед сепарацією.