Процессы разделения суспензии в цилиндроконических гидроциклонах
Введение
В настоящее время во время проведения процедуры гидромеханического разделения суспензий применяется огромное число различных устройств. Они используются во многих сферах жизни человека, таких как химическая промышленность, аграрное хозяйство, нефтеперерабатывающая отрасль и т.п.
К основным способам разделения суспензий относятся фильтрование, и силы: центробежная и тяжести. Высокая эффективность достигается при использовании фильтров и отстойников, но максимальная эффективность достигается в центробежных установках, таких как гидроциклоны, сепараторы и центрифуги. Применение гидроциклонов обусловлено следующими преимуществами:
- простота конструкции;
- низкая стоимость;
- простота эксплуатации;
- наивысшая производительность;
- низкое энергопотребление.
В настоящее время такие установки применяются практически в каждой сфере народного производства. Они могут выступать как в качестве предварительных систем, так и в виде самостоятельных устройств. Размеры установок варьируются в больших интервалах. К примеру, диаметр самого цилиндра может лежать в диапазоне 10-1500 мм. До сих пор полностью неизученным остается вопрос о грамотном выборе необходимых параметров подобных установок, в связи с чем данная тема является достаточно актуальной и по сей день.
Процесс разделения суспензии в цилиндроконическом гидроциклоне
Главным недостатком гидроциклонов является:
- достаточно большее значение жидкой фазы в конечном продукте;
- низкая эффективность разделения.
На практике широкое распространение получили цилиндроконические гидроциклоны. На рисунке 1 показана одна из конструкций данного устройства. Материал, подлежащий обработке, поступает в устройство под избыточным давлением. Выход сгущенного вещества осуществляется по нижнему патрубку, а осветленного – через верхний патрубок.
1 - цилиндрическая часть; 2 - крышка; 3 - верхний сливной патрубок; 4 -питающий (входной) патрубок; 5 - песковый насадок; 6 - коническая часть
Рисунок 1 - Цилиндроконический гидроциклон [1]
Под действием центробежной силы инерции, возникающей за счет интенсивного вращательного движения потока суспензии, сравнительно крупные и тяжелые частицы материала твердой фазы отбрасываются к внутренней стенке аппарата, перемещаются по спиральной траектории в коническую часть 6 и разгружаются через нижний сливной патрубок 5
Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы
. Частицы же более тонких классов радиальным потоком жидкости передвигаются к оси аппарата и выносятся восходящим осветленным потоком, выходящим через верхний сливной патрубок 3.При работе цилиндроконического гидроциклона в напорном режиме питания, за счет интенсивного закручивания потока в поле центробежных сил инерции вдоль оси аппарата по всей высоте наблюдается устойчивая зона разряжения, имеющая форму цилиндра (так называемый воздушный столб) [1].
Для расчета параметров гидроциклонов применяется метод последовательного приближения. Используя имеющиеся экспериментальные данные вначале определяют режимы работы устройств, а затем рассчитывают характеристики расхода и показатели разделения.
Разновидности цилиндроконических аппаратов
Типовая конструкция цилиндроконического гидроциклона, выполненная литьем из какого-либо полимерного материала, представлена на рисунке 2. Гидроциклон состоит из корпуса 1, включающим питающий и верхний сливной патрубок. Конус 2 соединятся с корпусом 1 с помощью резьбы. Нижний сливной насадок 4 закрепляется на конусе 2 накидной гайкой3. Насадок 4 делается съемным по двум причинам: для подбора необходимого соотношения dв/dн и замены при абразивном износе. В нижней части конуса концентрация дисперсной фазы максимальная, поэтому насадок 4 подвержен абразивному износу, при этом увеличивается диаметр dн, что ведет к снижению концентрации сгущенного продукта. Так же значительному абразивному износу подвержена часть корпуса 1 напротив входа суспензии, при этом в корпусе вырабатывается улитка, которая не оказывает отрицательного влияния на процесс разделения, но может привести к сквозному отверстию. Выполнение гидроциклонов с помощью литья позволяет выполнять поперечное сечение питающего патрубка прямоугольной формы, что способствует повышению эффективности работы гидроциклона.
1 - корпус; 2 - конус; 3 - накидная гайка; 4 - нижний сливной насадок
Рисунок 2 - Цилиндроконический гидроциклон выполненный литьем из полимерных материалов [1]
Для обеспечения заданной производительности гидроциклоны часто собираются в батареи
50% статьи недоступно для прочтения
Закажи написание статьи по выбранной теме всего за пару кликов. Персональная работа в кратчайшее
время!
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
