Классификация и основные параметры гидроциклонов

Введение

Гидроциклоны, или более просто циклоны, разнообразны в применении: классифицирование, обесшламливание, очищение.
Гидроциклоны были изобретены в конце 1800-х годов и стали широко использоваться в переработке полезных ископаемых, поскольку они являются относительно недорогими, перерабатывают большие объемы, занимают минимальную площадь пола и не имеют движущихся частей. 
Гидроциклоны - это исключительно простые машины, но для их правильного использования требуются знания процесса, поэтому необходимо их изучение.
Целью данной работы является изучение работы гидроциклонов и, в частности, использование гидроциклонов для очистки воды.
В соответствие с целью были поставлены следующие задачи:
Дать понятие гидроциклона;
Описать установку гидроциклона;
Осветить преимущества и недостатки гидроциклонов;
Изучить классификацию гидроциклонов
Изучить использование гидроциклонов для очистки воды.

Понятие гидроциклона
Гидроциклон представляет собой непрерывное устройство, которое использует центробежную силу для ускорения скорости осаждения частиц. При поступлении питательной суспензии в гидроциклон тангенциально под давлением, в результате действия высоких центробежных сил, частицы крупнее размера "точки среза" мигрируют в примыкающий к стенке первичный вихрь и движутся вперед к выходу с небольшим объемом воды через патрубок. Частицы более мелкие, чем размер "точки среза", мигрируют во вторичный восходящий вихрь вдоль оси гидроциклона и сливаются с большей частью воды через вихревой искатель.
Гидроциклон является одним из наиболее важных устройств в горнодобывающей промышленности, он широко используется в переработке минеральной промышленности в качестве классификатора, который оказался чрезвычайно эффективным при мелкодисперсной сепарации. Гидроциклон широко использован в деятельностях замкнутой цепи Меля но он также имеет много других применений, как обесшламливание, сгущение.

Гидроциклон – это статическое устройство, применяющее центробежные силы, пропуская жидкостные смеси для того чтобы повысить разъединение тяжелых и легких компонентов.
Классический гидроциклон представляет собой закрытый сосуд, предназначенный для преобразования входящая жидкостная скорость во вращательное движение. Он делает это, направляя приток тангенциально вблизи вершины на цилиндрический сосуд. Это раскручивает все содержимое судно, создание центробежной силы в жидкости. Тяжелые компоненты двиньте наружу к стене сосуда где они агломерат и спираль вниз с стены к выходу на дно сосуда. Светлые компоненты двигают к ось гидроциклона, по которой они движутся вверх по направлению выход переполнения в верхней части сосуда.
Гидроциклоны связаны с центрифугами в том, что оба предназначены для разделения тяжестей и огней по применению о центробежной силе. Ключевое различие заключается в следующем что гидроциклоны - это пассивные сепараторы, способные к применению скромное количество маховой силы, тогда как центрифуги динамические, закручивая разделители которые вообще могли примениться очень больше маховой силы чем гидроциклонов.
Другое ключевое различие между гидроциклонами и центрифугами заключается в стоимости. Центрифуги - это дорогие прецизионные вращающиеся машины для этого часто требуется сложный контроль, тогда как гидроциклоны не имейте никакие двигающие части и обычно никакие контроли на всех, так это более дешевые устройства.
Гидроциклон чаще всего используется для разделения "тяжестей" из жидкой смеси, образующейся при центробежном насосе или какой-то другой непрерывный источник жидкости под давлением. Гидроциклон, скорее всего, будет правильным выбором для процессов, в которых легкие вещества составляют большую часть смеси и где оседают "тяжелые" вещества довольно легко.
Описание установки
Гидроциклон часто разделяют на 4 компонента.
Входное сечение: входное сечение состоит из цилиндрической камеры подачи, в которую входит входящий поток подачи. Этот поток питания преобразуется в циклон с помощью насоса;
Раздел переполнения: светлые части выходят через верхнюю часть гидроциклона в этот раздел;
Коническая секция: эта секция состоит из конусообразной поверхности, на которой жидкость ускоряется. Это ускорение вызвано углом и геометрией конической поверхности и помогает развивать более высокие центробежные силы.
Хвостовая часть: эта секция находится в нижней части гидроциклона и направлена на продление периода удержания для отделения.
Подводя итог, гидроциклон разделяет частицы с помощью генерируемых центробежных сил. Эта маховая сила произведена потому что жидкость входит в циклон касательно на высокой скорости и ускорена ход коническим средним разделом. Это помогает создать жидкостный вихрь в циклоне. Чем меньше диаметр циклона, тем больше центробежная сила, которая будет генерироваться, потому что жидкость вынуждена принимать резкий поворот. Легкие компоненты выходят из гидроциклона через верхнюю часть, в то время как более тяжелые компоненты собираются в нижней части.
Из-за наличия центробежных сил гидроциклон можно спутать с центрифугой. В гидроциклоне нет движущихся частей, а размер центробежной силы примерно в 1000 раз больше силы тяжести. Центрифуга-это динамическое устройство с подвижными частями, в котором создаваемая центробежная сила больше, чем создаваемая в гидроциклоне.
Для того чтобы выбрать между центрифугой и гидроциклоном, необходимо учитывать следующее:
Если твердые части погружаются в течение 2 минут при использовании гравитационного осаждения, то, скорее всего, будет выбран гидроциклон. Если гравитационное осаждение занимает более 2 минут, то, скорее всего, будет выбрана центрифуга.
Специфические преимущества и недостатки

Прежде всего, гидроциклон-это дешевая и проверенная техника. Никакие двигающие части в этом приборе, который делает конструкцию более легким. В зависимости от применения, циклоны можно сделать более компактными whereby они принимают вверх меньше космос. Кроме того, можно разместить несколько циклонов рядом друг с другом в серии или в параллельной установке. Кроме того, существует небольшая потребность в продуктах поддержки.
Основными недостатками циклона являются износ материалов и необходимость буферизации подводящего потока для создания согласованной подачи в гидроциклон.
Преимущества:
Компактная и простая структура
Нет движущихся частей
Низкие инвестиции и эксплуатационные расходы
Простота установки и простота в эксплуатации
Высокая эффективность
Высокая эрозионная стойкость
Гидроциклоны имеют широкий спектр применения. Они главным образом использованы как метод разъединения:
Разделение мелких частиц: удаление крупных кристаллов в системах кристаллизации;
Удаление крупных частиц; например, удаление отходов из фруктовых соков;
Приготовление растворов или суспензий путем контролируемого смешивания твердых частиц и воды;
Гравитационное отделение органического материала от стоков сахарной свеклы;
Разделение нефти и воды на нефтеперерабатывающих заводах

. При переработке сырой нефти циклоны используются для разделения нефти и воды. В этом приложении капли масла равны или больше 30 нм можно отделить к эффективности удаления 98%.
В зависимости от применения на дне гидроциклона образуется слой осадка, который необходимо утилизировать или перерабатывать.
Для стальной гидроциклонной системы со стандартным приборным оборудованием и для отделения нефти от водного потока объемом 1000 м3/сут инвестиционные затраты составляют примерно 250 000 евро.
Эти затраты относятся только к инвестиционным затратам, связанным с установкой гидроциклона. Они включают необходимое оборудование как насосы, трубопровод и баки шуги. Другие расходы, такие как предварительная обработка воды, дренаж, сушка и затраты на электрическую и механическую установку, не были включены.

Классификация гидроциклонов
по назначению:
осветлители – для очистки жидкостей от твердых частиц
Жидкие циклоны (гидроциклоны) могут быть использованы для разделения жидкость-твердое вещество и жидкость-жидкость.
Жидкие циклоны могут также использоваться для классификации твердых частиц в диапазоне размеров от 5 мкм до 100 мкм. Коммерческие единицы доступны в широком диапазоне материалов конструкции и размеры, от 10 mm к диаметру до 30 m.
Гидроциклоны для разделения жидкость-жидкость не так эффективны, как при отделении твердых частиц от жидкости, так как высокий сдвиг в гидроциклоне может вызвать повторный унос капель (Тоулери Sinnott, 2013).
Гидроциклон представляет собой центробежное устройство со стационарной стенкой, центробежная сила которой генерируется движением жидкости. Принцип действия в основном такой же, как и у газового циклона. Они часто используются в группах. Типичный блок показан на рисунке 4 (Towler и Синнотт, 2013).
сгустители – для сгущения суспензий
Питание идет от питательного бака для того чтобы уменьшить улавливание воздуха. Затем суспензия вводится с регулируемой скоростью в питательный колодец сгустителя, где флокулирующий агент добавляется из полимерной системы подпитки и равномерно распределяется в зону осаждения сгустителя.
Флокулированные твердые частицы оседают и вместе с гравитацией направляются к центру сгустителя с помощью грабельного механизма. От центра, установленные твердые тела нагнетены вне через насос underflow mclanahan выровнянный резиной центробежный. В зависимости от применения и стиля загустителя в пользе, underflow будет иметь последовательность выстраивая в ряд везде от free-flowing грязи к затиру. Восстановленная вода или ликер протекает через периферийную плотину и поступает в прачечную для транспортировки прочь от операции. Осветленная вода переливается через периферийную плотину загустителя.
классификаторы – для разделения жидких дисперсных материалов по размеру, плотности или форме включений
Характеристики
Обеспечивает максимальное разделение частиц в диапазоне 5-10 мкм
Высокая эффективность (98%+) собрание разнообразие материалов
Уникально конструированный перечень входа исключает течения перпендикулярные к основному направлению подачи газа, не похож на обычные прямоугольные циклоны входа
Преимущества
Возможность создания разделения частиц по размерам с помощью управления отбираемым воздухом
Уменьшает нагрузку к или исключает фильтр ткани
Способный выдерживать высокотемпературные отростчатые применения используя сталь низкого сплава, где требуется
Изготовление предложенное в слабой стали углерода, нержавеющей стали, и алюминии
Плита ссадины устойчивая, керамическая подкладка, или тугоплавкая подкладка также доступные для различных степеней истирательных применений
Сбор или восстановление пыли / твердых частиц в самых разнообразных строительных, промышленных и горнодобывающих применениях.
Материал питания, который нужно расклассифицировать транспортирован пневматически в циклон через перечень входа где он перенесен в флюидизируя поток воздуха. Восходящий вихрь выносит мелкодисперсный материал из верхней части классификатора через газоотводную трубу. Грубый материал отключен от воздушного потока в отключая хоппере где он discharged вне дно циклона через воздушный шлюз или в загерметизированный контейнер.
Степень классификации определяется количеством обратного потока, объемом впускного воздуха, типом/размером коллектора и конкретными характеристиками классифицируемых материалов.

дегазаторы – для очистки жидкостей от растворенных газов
Дегазаторы предназначены для удаления практически всех Унесенных газов из бурового раствора, в том числе Hв том числе H2S и коррозионного кислорода