Гидроциклон и его применение

Реферат

гидроциклон инженерный сточный вода

Рисунок 1. Гидроциклон

1 — коническая часть; 2 — цилиндрическая часть; 3 — питающий патрубок; 4 — патрубок разгрузки тонкозернистых фракций, разжиженных, рыхлых материалов и очищенной жидкости при осветлении (слива); 5 — диафрагма (крышка); 6 — патрубок разгрузки грубозернистых, сгущённых или тяжёлых фракций (песков)

Верхняя часть цилиндра закрывается крышкой, в центре которой установлен сливной патрубок, служащий для разгрузки тонкозернистого, разжиженного, менее плотного, чем исходная пульпа, материала.

Тангенциальный ввод исходной пульпы и осевая разгрузка продуктов разделения приводят к вращению пульпы, осевому и радиальному перемещению её от стенок аппарата к сливному и разгрузочному отверстиям. Вращающийся поток в гидроциклоне имеет несколько зон: внешнюю (пристенную) — нисходящую; внутреннюю — восходящую; среднюю — циркуляционную, занимающую основной объём гидроциклона. Более тяжёлые и крупные твёрдые частицы, поступающие с исходной пульпой, отбрасываются центробежной силой на внутреннюю поверхность цилиндра и увлекаются вращающимся нисходящим потоком вниз. Под действием радиальной составляющей потока (от стенок к центру) и турбулентного характера его движения лёгкие и мелкие зёрна уносятся во внутреннюю зону. Часть опускающегося вниз пристенного вихревого потока в нижней зоне конуса поворачивает вверх, формируя слив [2].

Принцип работы гидроциклона основан на использовании вращательного движения, при котором под действием центробежной силы происходит разделение веществ с различной плотностью. В гидроциклоне, в отличие от центрифуг и сепараторов, для создания вращательного движения жидкости используется энергия текущего водного потока. В процессе вращения потока по круговой траектории на него начинает действовать центробежная сила, которая будет повышать давление у периферии и создавать разряжение в центре. Подобное явление происходит при вращении ротора центробежного насоса. Однако в данном случае используется еще одно свойство вращательного движения — увеличение скорости и соответственно величины центробежной силы при уменьшении радиуса вращения. Это достигается путем движения жидкости по спиральной траектории по конической поверхности в сторону вершины. Когда поток упирается в глухую стенку, расположенную у вершины конуса, жидкость начинает засасываться в центральную часть, в зону разряжения [2].

21 стр., 10218 слов

Методы и приборы для определения расхода и скорости движения воздушного потока

... В этом реферате в дальнейшем речь пойдет о приборах и методах измерения скорости движения и расходу воздуха в системах вентиляции и кондиционирования воздуха. Page 4 Методы для измерения расхода и скорости движения воздушного потока в воздуховодах. ...

Вращательное движение жидкости в гидроциклоне осуществляется не за счет вращения частей аппарата, как это происходит в центрифугах и центробежных насосах, а за счет тангенциального введения потока в корпус аппарата, имеющего цилиндрическую форму. Увеличение скорости вращения жидкости происходит при попадании потока из цилиндрической части в коническую. В этот момент частицы механических примесей и взвеси отбрасываются к стенкам, далее перемещаются по спиральной траектории по конической поверхности к вершине конуса и затем попадает в камеру для сбора примесей. В то же время осветленный поток перемещается к центру вращения, где находится зона разряжения и выбрасывается из аппарата.

В зависимости от того для каких технологических целей используется данный аппарат, применяют различный угол конусности гидроциклона. Угол конусности — отношение диаметра окружности основания конуса к его высоте для полных конусов или отношение разности двух торцевых поперечных сечений конуса к расстоянию между ними для усеченных конусов. Конусность, как правило, выражается в отношении двух чисел например конусность 1:10 означает что высота полного конуса в 10 раз больше диаметра основания. Также возможно задавать значение угла конусности в промилле, процентах. Заданному значению соответствует определенный угол конуса (угол между осью и боковой поверхностью целиндра. Так угол конусности для процессов классификации, сгущения осветления составляет 10-20°, обогащения в тяжёлых суспензиях — 30-45°, обогащения в воде — 90-120°.

Благодаря тому, что центробежная сила значительно превосходит силу тяжести, гидроциклоны могут работать в вертикальном, наклонном и горизонтальном направлениях.

В зависимости от требуемой пропускной способности устанавливают одиночные гидроциклоны или группу из нескольких параллельно включенных гидроциклонов. Для более высокого эффекта осветления включают последовательно два и более гидроциклонов.

По гидравлическим условиям работы различают два основных вида гидроциклонов: напорные и открытые (низконапорные).

При помощи гидроциклонов можно выделить фракции с гидравлической крупностью менее 1 мм. Для повышения эффекта работы гидроциклона рекомендуется уменьшать угол конусности до 10°; некоторые исследователи рекомендуют повышать скорость воды при входе.

Песковые насадки, корпуса и сливные насадки гидроциклонов изготавливают из различных полиуретанов, позволяющих снизить изнашиваемость деталей в процессе эксплуатации.

Гидроциклоны применяются для классификации и обогащения в жидкой среде высокоабразивных материалов, сгущения пульпы, обесшламливания зернистого материала, очистки различных жидкостей от нефтепродуктов и других загрязняющих примесей

Гидроциклоны могут исполняться в блочном и батарейном вариантах в закрытых циклах измельчения, отмывочных установках очистных сооружений, в химической промышленности в процессах выделения твердой фазы из потока.

Существует несколько классификаций гидроциклонов. Гидроциклоны классифицируют по их назначению:

Так же применяются классификации:

14 стр., 6820 слов

Технологические устройства для измерения углов

... применении измерительных инструментов с угловой шкалой (угол при этом отсчитывают непосредственно по шкале прибора в угловых единицах); 3) косвенный метод, состоящий в измерении линейных размеров, связанных с углом конуса тригонометрическими зависимостями. ...

Гидроциклоны можно классифицировать по величине давления на входе в аппарат. Таким образом, различают гидроциклоны:

Напорный гидроциклон

Напорные гидроциклоны применяются для выделения из сточных вод грубодисперсных оседающих примесей.

Напорный гидроциклон представляет собой металлический аппарат конической формы. Сточная вода подается под давлением под крышку гидроциклона тангенциально к цилиндрической части. Песок и шлам отводят через нижнее отверстие, а осветленную воду — через верхний сливной патрубок.

Под влиянием центробежной силы, создаваемой водой, поступающей через трубу, расположенную касательно к корпусу циклона, твердые частицы отбрасываются к стенкам гидроциклона, а затем опускаются к нижнему отверстию. В гидроциклоне возникают два основных винтовых потока: внешний, направленный к вершине конуса, и внутренний, направленный в противоположную сторону. По оси гидроциклона образуется воздушный столб.

Расчет гидроциклонов сводится к определению двух основных показателей их работы: пропускной способности и крупности частиц задерживаемых примесей.

Преимуществом напорных гидроциклонов является возможность осветления воды по замкнутой схеме.

Основными недостатками напорных гидроциклонов являются значительный расход электроэнергии и быстрый износ стенок аппарата. Для предотвращения износа производится футеровка гидроциклонов износостойкими материалами (каменное литьё, резина, полиуретан, вулканол и т.д.).

Наиболее изнашиваемая часть гидроциклона — песковая насадка — изготовляется из карбидов металлов и металлокерамических материалов.

Открытые гидроциклоны

Кроме напорных гидроциклонов находят применение открытые гидроциклоны (безнапорные).

Данные гидроциклоны применяются для выделения из сточных вод не только оседающих, но и всплывающих веществ. Процесс разделения сточных вод в открытых гидроциклонах происходит также под действием гравитационных и центробежных сил, поэтому удельные гидравлические нагрузки на поверхность циклона значительно превышают нагрузки на обычный гравитационный отстойник.

Открытые гидроциклоны без внутренних устройств применяются для очистки сточных вод от крупных примесей гидравлической крупностью 5 мм/с и более.

Открытый гидроциклон с внутренним цилиндром и диафрагмой в верхней части (5.28) рекомендуется к применению при очистке сточных вод от примесей гидравлической крупностью 0,2 мм/с и более, а также коагулированных взвешенных частиц и нефтепродуктов при расходе стоков до 200 м 3 /ч на один аппарат.

Исходная вода подается тангенциально в пространство, ограниченное внутренним цилиндром. Поток по спирали движется вверх, у верхней кромки цилиндра он поворачивает и движется к отверстию в диафрагме. Диафрагма, установленная в конце горизонтального отстойника, препятствует выносу выделившегося осадка, движущегося в пристенной зоне. Внутренний цилиндр способствует образованию замкнутого циркуляционного потока, который транспортирует этот осадок в коническую часть. Осветленный поток воды выходит из-под диафрагмы, переливается через водослив в кольцевой лоток и отводится за пределы сооружения.

Выделившийся осадок либо накапливается в конической части, либо удаляется из нее непрерывно через нижнее разгрузочное отверстие.

3 стр., 1392 слов

Специфика формирования технологической части дипломного проекта

... с ограничением сроков реализации и оформления результатов. Роль технологической части дипломной работы Технологический раздел дипломной работы играет важнейшую роль в подготовке и оценке новоиспеченного специалиста. ... цикла и пр.). Какие источники информации кладут в основу технологической части дипломной работы? Технологическая часть ВКР представлена в виде всевозможных расчетов, схем и графиков, ...

Пропускная способность аппарата этой конструкции примерно в 2 — 2,5 раза выше пропускной способности отстойников при одинаковой степени очистки.

При проектировании гидроциклона диаметр D и рабочая высота Н цилиндрической части принимаются 0,5-9 м, диаметр отверстия в диафрагме — 0,5 D, диаметр внутреннего цилиндра — 0,85 D, высота внутреннего цилиндра — 0,8 D. Две-три впускные насадки, тангенциально присоединенные к нижней части перегородки, имеют каждая диаметр (0,05…0,07) D. Угол конуса диафрагмы принимается равным 45°. Угол наклона образующей конической поверхности нижней части гидроциклона следует принимать равным не менее 60° С.

Многоярусный низконапорный гидроциклон

Другой, более производительной конструкцией является многоярусный низконапорный гидроциклон. Этот аппарат может быть применен для очистки сточных вод от крупно- и мелкодисперсных примесей гидравлической крупностью 0,2 мм/с и более при расходе воды более 200 м 3 /ч на один аппарат, для очистки воды от минеральной коагулированной взвеси и нефтепродуктов.

При конструировании этого сооружения использован принцип тонкослойного отстаивания, который осуществлен делением объема гидроциклона коническими диафрагмами на отдельные ярусы. Впуск воды в гидроциклон осуществляется тангенциально из специальных аванкамер по всей высоте цилиндрической части через щели. Каждый ярус аппарата, как показали исследования, работает независимо от другого.

При проектировании многоярусных гидроциклонов количество ярусов принимается равным 4-20, диаметр гидроциклона 2-6 м, диаметр центрального отверстия в диафрагме 0,5-1,4 м, расстояние между ярусами по вертикали 200-300 мм. В каждом ярусе устраиваются три впускных тангенциальных насадки (через 120° по окружности), скорость выхода воды из насадок — 0,3-0,5 м/с. Угол наклона диафрагм принимается равным углу естественного откоса шлама в воде, но не менее 45°. Общая гидравлическая нагрузка на многоярусный гидроциклон пропорциональна числу ярусов [3].

Потери напора в гидроциклонах принимаются 0,5 м.

Шлам из гидроциклонов удаляется механизированными подъемниками, гидроэлеваторами или под гидростатическим давлением. Для задерживания всплывающих примесей и нефтепродуктов служит кольцевой полупогруженный щит перед водосливом, установленный на расстоянии не более 50 мм. Удаление всплывающих примесей производится через погружную воронку.

В отличие от других устройств, предназначенных для аналогичных целей, гидроциклон имеет следующие преимущества [4]:

Основными недостатками гидроциклонов можно назвать:

Список литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/shema-ustroystva-gidrotsiklona-skachat-besplatno/