水力旋流器 – 有效分离以增强处理能力

水力旋流器利用液体速度转化为旋转运动, 较重或较密的颗粒围绕内壁盘旋，直到作为底流通过受限的轴向底部出口排出, 而较细的颗粒则通过轴向顶部出口作为溢流排出.

旋风分离器的分离效率取决于几个关键的设计和操作变量, 在此将其作为影响分级分离效率的因素进行讨论 (通用电气工程师协会).

尺寸和密度

水力旋流器使用尺寸和密度来区分材料. 较重的颗粒被困在墙壁上, 然后通过底部的底流出口退出. 较轻的细颗粒保持悬浮在顶部附近并通过溢流出口排出 (也称为插口) 根据下游应用需求的不同高度.

旋风分离器的分离性能取决于其内部流场, 可通过优化其结构或改变运行参数进行调节. 进料流量和旋风分离器上的压力差对产生的离心力有特殊影响.

入口压力和进料流量之间的一致性有助于最大限度地减少颗粒在旋风分离器中的停留时间, 选择具有大顶点直径的产品有助于最大限度地降低物料同时进入溢流和底流出口时发生的绳索风险.

水力旋流器可能会被固体污染物堵塞, 造成严重的操作和设备问题，例如给水泵. 定期检查衬里是否有磨损迹象是帮助降低这种风险的关键.

实现高效的分离过程, 旋风分离器的直径必须根据其应用仔细选择. 此外, 改变流量或每小时吨数 (每小时) 可能会改变其切点，从而影响效率水平.

一旦浆料进入旋风分离器, 它被离心力推动旋转，并开始在其圆柱形室内形成涡流. 较重的颗粒从筒体部分落下，通过其顶点排出，而较轻的材料则通过向内的流体运动被吸入涡流中心，并被输送到其溢流出口.

水力旋流器分离需要在旋流器内产生一定的内部压力才能成功. 浆料密度, 送入的体积和尺寸在产生离心力时都起着不可或缺的作用 – 将较重的颗粒推向中心而不是其顶点并从溢流出口排出.

低进料浓度会导致较粗的分离，而高进料压力会产生更精细的结果. 此外, 入口尺寸对分离结果有很大影响; 更大的入口增加了容量.

杨等. 采用模拟和实验方法对不同主直径的水力旋流器的分离性能进行了研究. 他们的结果表明，当用于将浆料分离到较小的直流水力旋流器中时，溢流出口处的浓度逐渐增加，而在远离旋流器顶点的较远区域则浓度逐渐减小, 表明这些水力旋流器实现了更高的分离效率.

进料切向引入旋风分离器并旋转以产生离心力，将较重的颗粒与较轻的颗粒分离, 较轻的通过溢流出口排出，而较粗的则通过, 较重的颗粒通过底流出口排出.

水力旋流器中的颗粒尺寸受到许多变量的影响, 例如它的入口速度, 短路流量比和分离效率. 评估这些对水力旋流器中颗粒尺寸的影响, 利用雷诺应力分析和流体体积的模型来预测其分离过程.

结果表明入口速度和涡流探测器长度对颗粒切割尺寸的影响最大. 较长的涡流探测器可以降低压降和轴向/切向/径向速度，但会增加 AVWZ 的波动; 较厚的墙壁仍然有助于减少这些因素, 但对预分离空间的循环流量影响较小.