Hydrocyclones để tách chất lỏng rắn hiệu quả

Hydrocyclones được thiết kế để nâng cao hiệu suất phân tách đồng thời giảm mức tiêu thụ năng lượng bằng cách thay đổi dòng chất lỏng trong thiết bị.

Quá trình phân tách sơ cấp diễn ra trong phần hình trụ của lốc xoáy trước khi các hạt đi vào phần hình nón để thực hiện các quá trình phân tách bổ sung phụ thuộc vào mật độ cấp liệu.

Hình học lốc xoáy

Lốc xoáy là một thiết bị hình tròn sử dụng lực ly tâm để tách các hạt hoặc giọt lớn hơn ra khỏi môi trường. Khi lực ly tâm của nó vượt quá lực kéo của chất lỏng, các hạt lớn hơn hoặc dày đặc hơn đi qua cửa thoát phía trên ở phía trên, trong khi các hạt mịn hơn hoặc bị loại bỏ thoát ra qua các đầu ra loại bỏ thấp hơn ở chân đế.

Thiết kế cửa vào tiếp tuyến thúc đẩy sự hình thành xoáy mạnh, tăng hiệu quả tách. Hơn nữa, thiết kế ngăn chặn dòng chảy ngắn mạch xảy ra khi khí tốc độ cao đi vào thiết bị phân tách.

Để có hiệu quả tách tối đa, Thân/thùng của lốc xoáy phải có kích thước phù hợp để đảm bảo hiệu quả tách tối ưu. Để xác định điều này, tìm kiếm tia phun hình quạt nhẹ khi vật liệu thoát ra khỏi đỉnh lốc xoáy; điều này cho thấy nó đã có kích thước phù hợp. Thay vào đó, nếu vật liệu rò rỉ ra từ bên dưới dải phân cách của bạn, tăng áp suất/lưu lượng nạp hoặc giảm kích thước cắt (tức là. làm nó to lên).

Khe tràn

Thiết kế khe tràn có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất tách hydrocyclone và tỷ lệ phân chia. Nói chung, hiệu suất tăng khi tăng chiều rộng khe tràn và giảm chiều rộng khe tràn.

Khi đưa vào lốc xoáy, Bùn quay trong các bức tường hình trụ của nó tạo ra lực ly tâm để phân loại vật liệu theo mật độ. Các hạt nặng va chạm vào tường và bị kéo xuống qua đường ống thoát ra gọi là máy tìm dòng xoáy trước khi thoát ra qua đường ống thoát dòng bên dưới; những vật nặng vẫn bị giữ lại và do đó tích tụ ở đó cho đến khi bị tràn qua máy dò xoáy hoặc ống thoát ra của máy tìm xoáy.

Để đạt hiệu quả tối ưu của hydrocyclone, phải đạt được tỷ lệ tối ưu giữa vận tốc hướng trục và tiếp tuyến để giảm thiểu cường độ nhiễu loạn và tổn thất năng lượng bên trong các bức tường của nó cũng như cho phép các hạt ánh sáng tiếp cận đủ lực ly tâm để chạm tới đầu ra tràn của chúng.

góc lỗ

Khi được đưa tiếp tuyến vào xi lanh lốc xoáy, Hành động quay của nó chuyển đổi vận tốc chất lỏng thành lực ly tâm kéo các hạt nặng hơn về phía tường trong khi các hạt mịn hơn nhẹ hơn kết tụ và xoắn ốc lên trên để thoát ra qua cửa xả tràn trên cùng của nó; các hạt thô nặng hơn sau đó rơi ngược vào cửa xả thải phía dưới cùng với một ít chất lỏng qua ống nối dài (được gọi là công cụ tìm xoáy).

Việc tách hydrocyclone có thể được thực hiện hiệu quả hơn bằng cách sử dụng mô hình dòng chảy không cắt giúp giảm thiểu lực cắt; thiết kế không cắt có thể mang lại những lợi thế khác so với phương tiện lọc truyền thống như tăng tuổi thọ chất làm mát. Khi thiết kế hệ thống, Tuy nhiên, cắt cũng phải được xem xét.

Phân phối vận tốc dọc trục

Khi lực ly tâm có thể lớn hơn lực ma sát của chất lỏng, Các hạt nặng được tách ra khỏi chất lỏng và thoát ra qua lối thoát hướng trục ở đáy (tràn xuống) trong khi chất lỏng nhẹ hơn đi vào qua cửa thoát trên cùng của hydrocyclone (tràn).

Một cơn lốc xoáy có hai cửa xả trên trục trục của nó; một ở phía dưới được gọi là “bên từ chối,” và một ổ cắm lớn hơn khác ở trên cùng được gọi là “bên tràn.” Phun tiếp tuyến vào buồng hình trụ của nó tạo ra mô hình dòng chảy xoáy; Lưu lượng từ phía tràn đi qua ống hướng trục hướng ra từ đỉnh lốc xoáy.

Tuy nhiên, đặc tính dòng chất lỏng vốn có dẫn đến sự phân tách không hoàn hảo và mất năng lượng bất kể hình dạng. Hướng tới thiết kế tối ưu, các thiết kế tăng cường dòng chất lỏng khác nhau đã được đề xuất và thử nghiệm – chẳng hạn như chèn phần thân ở giữa9, hình nón bên trong11, ống tràn đôi12-13, ví dụ như khe hình nón14 và nắp tràn15; tất cả đều cho thấy làm giảm đường kính lõi không khí trong khi tăng hiệu suất phân loại kích thước hạt.