Гідроциклони для ефективного розділення рідких твердих речовин

Гідроциклони призначені для підвищення продуктивності сепарації при одночасному зниженні споживання енергії шляхом зміни потоку рідини всередині пристрою.

Первинне розділення відбувається в циліндричній частині циклону перед тим, як частинки потраплять у конічну секцію для додаткових процесів розділення, які залежать від щільності живлення.

Геометрія циклону

Циклон — це кругла частина обладнання, яка використовує відцентрову силу для відділення більших частинок або крапель від середовища.. Коли його відцентрова сила перевищує силу опору рідин, більші або щільніші частинки виходять через верхній випускний отвір у верхній частині, в той час як більш дрібні або відбраковані частинки виходять через нижні вихідні отвори для відбраку в основі.

Конструкції тангенціального входу сприяють утворенню сильного вихору, підвищення ефективності сепарації. Крім того, конструкція запобігає короткому замиканню, яке виникає, коли газ з високою швидкістю потрапляє в сепаратор.

Для максимальної ефективності розділення, корпус/ствол циклону має бути відповідного розміру, щоб забезпечити оптимальну ефективність сепарації. Щоб визначити це, подивіться на невелике віяло бризок, коли матеріал виходить із вершини циклону; це вказує на правильний розмір. Якщо натомість матеріал витікає з-під вашого сепаратора, або збільшити тиск/потік подачі, або зменшити розмір різу (тобто. огрубити його).

Переливні щілини

Конструкція переливних щілин має величезний вплив на ефективність сепарації гідроциклонів і коефіцієнт розподілу. Загалом, продуктивність підвищується зі збільшенням ширини переливної щілини та зменшенням ширини нижньої.

При подачі в циклон, суспензія обертається всередині циліндричних стінок, створюючи відцентрову силу для сортування матеріалів за щільністю. Важкі частинки стикаються зі стінкою і витягуються вниз через випускну трубу, яка називається вихровим шукачем, перш ніж вийти через вихідну трубу нижнього потоку.; важкі залишаються в пастці проти нього і, таким чином, накопичуються там, поки не перелітають через вихровий шукач або вихідну трубу вихрового шукача.

Для оптимальної ефективності гідроциклона, має бути досягнуто оптимальне співвідношення між осьовою та тангенціальною швидкістю, щоб мінімізувати інтенсивність турбулентності та втрати енергії в його стінках, а також дозволити легким частинкам отримати доступ до достатньої відцентрової сили, щоб досягти вихідного отвору переливу.

Кути отвору

При подачі тангенціально в циліндр циклону, його обертальна дія перетворює швидкість рідини на відцентрову силу, яка тягне більш важкі частинки до стінки, тоді як легші дрібні частинки агломерують і спірально піднімаються вгору, щоб вийти через верхній переливний отвір; важчі більш грубі частинки потім падають назад у вихідний отвір нижнього відходу з деякою кількістю рідини через подовжуючу трубку (називають вихровим шукачем).

Відділення гідроциклоном можна зробити більш ефективним, використовуючи моделі потоку без зсуву, які мінімізують сили зсуву; конструкції без зсуву можуть запропонувати інші переваги порівняно з традиційною фільтрацією середовищ, такі як збільшення терміну служби охолоджуючої рідини. При проектуванні системи, проте, також необхідно враховувати зсув.

Розподіл осьової швидкості

Коли відцентрова сила може перевищувати сили тертя, які відчуває рідина, важкі частинки відокремлюються від рідини і виходять через осьовий нижній вихід (недоплив) в той час як більш легкі рідини надходять через верхній вихід гідроциклону (перелив).

Циклон має два випуски на своїй осьовій осі; один на дні, відомий як “відхилити сторону,” і інший більший вихід у верхній частині, відомий як “сторона переливу.” Тангенціальний впорскування в його циліндричну камеру створює закручений потік; вихід з боку переливу проходить через осьову трубу, що виступає з вершини циклону.

Проте, властиві характеристики потоку рідини призводять до недосконалого розділення та втрати енергії незалежно від геометрії. Прагнення до оптимального дизайну, були запропоновані та випробувані різні конструкції покращення потоку рідини – наприклад вставлення центрального тіла9, внутрішній конус11, подвійні переливні труби12-13, щілинний конус14 і переливна кришка15, наприклад; всі показали, що вони зменшують діаметр повітряного ядра, одночасно підвищуючи класифікацію частинок за розміром.