Hydrocyclones – Phân tách hiệu quả để xử lý nâng cao

Hydrocyclones sử dụng vận tốc chất lỏng để chuyển thành chuyển động quay, với các hạt nặng hơn hoặc đặc hơn xoắn ốc xung quanh thành trong cho đến khi thoát ra qua một lỗ thoát hướng trục hạn chế ở đáy dưới dạng dòng chảy ngầm, trong khi các hạt mịn hơn thoát ra qua ổ cắm hướng trục trên cùng khi tràn.

Hiệu suất phân tách trong lốc xoáy phụ thuộc vào một số biến số thiết kế và vận hành chính, điều này sẽ được thảo luận ở đây là các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả phân loại lớp (GSE).

Kích thước và mật độ

Hydrocyclones sử dụng kích thước và mật độ để phân biệt vật liệu. Các hạt nặng hơn bị mắc kẹt vào tường, sau đó thoát ra qua cửa xả tràn ở phía dưới. Các hạt mịn hơn nhẹ hơn vẫn lơ lửng gần đỉnh và được thải ra qua các cửa xả tràn (còn được gọi là vòi) ở các độ cao khác nhau tùy thuộc vào nhu cầu ứng dụng tiếp theo.

Hiệu suất phân tách trong lốc xoáy phụ thuộc vào trường dòng chảy bên trong của nó, có thể được điều chỉnh thông qua việc tối ưu hóa cấu trúc của nó hoặc thay đổi các thông số vận hành. Tốc độ dòng cấp liệu và chênh lệch áp suất qua lốc xoáy có ảnh hưởng đặc biệt đến lực ly tâm được tạo ra.

Sự nhất quán giữa áp suất đầu vào và tốc độ dòng cấp liệu giúp giảm thiểu thời gian lưu trú của hạt trong lốc xoáy, và việc chọn một đường kính đỉnh lớn giúp giảm thiểu rủi ro bị đứt dây xảy ra khi vật liệu đi vào đồng thời cả cửa xả tràn và cửa xả tràn.

Giảm áp suất

Hydrocyclones có thể bị chặn bởi chất gây ô nhiễm rắn, tạo ra các vấn đề nghiêm trọng về vận hành và thiết bị như máy bơm cấp liệu. Kiểm tra lớp lót thường xuyên để phát hiện các dấu hiệu hao mòn là chìa khóa giúp giảm nguy cơ này.

Để đạt được quá trình tách hiệu quả, đường kính của lốc xoáy phải được lựa chọn cẩn thận theo ứng dụng của nó. Hơn nữa, thay đổi tốc độ dòng chảy hoặc tấn mỗi giờ (tph) có thể thay đổi điểm cắt của nó và do đó ảnh hưởng đến mức hiệu quả.

Ngay khi bùn đi vào lốc xoáy, nó được đẩy vào chuyển động quay bằng lực ly tâm và bắt đầu hình thành một dòng xoáy bên trong buồng hình trụ của nó. Các hạt nặng hơn rơi xuống phần thùng để thoát ra khỏi đỉnh của nó trong khi các vật liệu nhẹ hơn bị hút vào tâm xoáy bằng chuyển động chất lỏng hướng vào trong và vận chuyển về phía cửa thoát tràn của nó.

Nồng độ bùn

Việc tách hydrocyclone đòi hỏi một lượng áp suất bên trong nhất định phải được tạo ra trong lốc xoáy để đạt được thành công. Mật độ bùn, khối lượng đưa vào nó và kích thước đều đóng một vai trò không thể thiếu trong việc tạo ra lực ly tâm này – đẩy các hạt nặng hơn về phía trung tâm chứ không phải về phía đỉnh của nó và ra khỏi cửa xả tràn.

Nồng độ cấp liệu thấp có thể dẫn đến sự phân tách thô hơn trong khi áp suất cấp liệu cao tạo ra kết quả tốt hơn. Hơn nữa, kích thước đầu vào có thể có tác động lớn đến kết quả phân tách; cửa vào lớn hơn tăng công suất.

Yang và cộng sự. tiến hành nghiên cứu để đánh giá hiệu suất tách của hydrocyclone với các đường kính chính khác nhau bằng cách sử dụng cả phương pháp mô phỏng và thử nghiệm. Kết quả của họ đã chứng minh rằng khi sử dụng để tách bùn thành các hydrocyclone Dc nhỏ hơn ở đầu ra tràn, nồng độ tăng dần trong khi giảm ở các khu vực xa hơn từ đỉnh lốc xoáy, cho thấy các hydrocyclones này đạt được hiệu quả phân tách được cải thiện.

Công cụ tìm xoáy

Feed material is introduced tangentially into the cyclone and spun to generate centrifugal force which separates heavier particles from lighter ones, with lighter ones exiting through an overflow outlet while coarser, heavier particles exit via an underflow outlet.

Particle cut size in a hydrocyclone is affected by many variables, such as its inlet velocity, short-circuit flow rate ratios and separation efficiency. To assess these influences on particle cut size in hydrocyclones, a model using Reynolds Stress analysis and Volume of Fluid was utilized to predict its separation process.

Results indicated that inlet velocity and Vortex Finder length have the greatest effect on particle cut size. Công cụ tìm Vortex dài hơn có thể làm giảm độ sụt áp và vận tốc hướng trục/tiếp tuyến/hướng tâm nhưng sẽ làm tăng biến động của AVWZ; những bức tường dày hơn vẫn có thể giúp giảm những yếu tố này, nhưng ít ảnh hưởng đến dòng tuần hoàn trong các không gian phân cách trước.