Hydrocyclone là thiết bị tách bùn bằng lực ly tâm. Trong những ngày đầu, nó không được áp dụng rộng rãi do hao mòn nhanh, tuổi thọ thiết bị ngắn và khó kiểm soát các thông số quy trình. Tuy nhiên, với sự ra đời của Lớp lót cao su chống mài mòn trong hydrocyclone, tuổi thọ của chúng đã tăng lên đáng kể, được chấp nhận và sử dụng rộng rãi trên thị trường.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan chi tiết về hydrocyclone chịu mài mòn, bao gồm cấu trúc, nguyên lý làm việc, chức năng, ứng dụng cụ thể, các vấn đề chung và những điều cần cân nhắc.

I. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Hydrocyclones:

Như được mô tả trong sơ đồ, hydrocyclone bao gồm phần trên hình trụ rỗng và phần dưới hình nón, tạo thành buồng. Phần trên có thiết bị cấp liệu, phần trên có thiết bị tràn và phần dưới có lỗ thoát cát. Các thành phần này được kết nối bằng mặt bích và ốc vít. Đường ống dẫn vào, đầu ra cát và phần bên trong buồng dễ bị mòn. Để giải quyết vấn đề này, Lớp lót cao su chống mài mòn, thường được làm bằng cao su, được thêm vào những khu vực dễ bị tổn thương này.

Nguyên lý hoạt động của hydrocyclone bao gồm việc tạo áp suất cho bùn (ở mức 0,5-2,5 kg/cm2) và đưa nó vào buồng với vận tốc khoảng 5-12 mét/giây. Khi bùn chứa các hạt rắn lơ lửng đi vào buồng theo phương tiếp tuyến, sự quay nhanh của bùn sẽ buộc nó đi theo cấu trúc hình tròn của buồng. Vòng quay này tạo ra lực ly tâm, khiến các hạt có kích thước lớn hơn có khả năng vượt qua lực cản nước tốt hơn do có quán tính lớn hơn. Do đó, trong quá trình quay liên tục, các hạt có kích thước và lớp nước khác nhau tạo thành do lực ly tâm và trọng lực khác nhau, đạt được sự phân tách các thành phần bùn.

II. Chức năng và ứng dụng của Hydrocyclones:

1. Hoạt động tách hạt:
   • Phân loại hạt: Tách các hạt có mật độ tương tự dựa trên kích thước, chia chúng thành các hạt thô và mịn hoặc loại bỏ một trong hai loại khỏi sản phẩm. Thông thường, nhiều hydrocyclones được sử dụng để cải thiện độ chính xác.
   • Phân loại hạt: Tách các hạt dựa trên mật độ của chúng, sử dụng hydrocyclones nặng-trung bình hoặc trung bình nước.
   
   Ví dụ, một nhà máy có bùn chứa hàm lượng chất rắn 160-200g/L, trong đó các hạt +100 lưới tạo thành 53% và -200 hạt lưới là 37,4%, sử dụng hydrocyclones. Sau khi xử lý, sản phẩm tràn chứa 96% -100 hạt lưới, trong khi dòng dưới chứa hơn 85% +100 hạt lưới.
   
   
2. Hoạt động tập trung:
   Hydrocyclones cô đặc vật liệu bằng cách khử nước, cho phép cô đặc trước và giảm tải cho thiết bị tiếp theo. Có thể đạt được nồng độ trên 50% trong dòng chảy ngầm và trên 70% trong năng suất sản xuất. Hydrocyclones thường hoạt động cùng với bộ lọc chân không, máy sàng lọc, máy khử nước và chất làm đặc, thay thế các thiết bị lắng đọng trọng lực lớn, tốn kém.
   
   Ví dụ, trong quá trình xử lý chất thải tại mỏ, một hệ thống bao gồm hydrocyclones, chất làm đặc và màn lọc khử nước sẽ tập trung bùn đến hàm lượng nước dưới 15%.
   
   
3. Hoạt động làm rõ:
   Hydrocyclones loại bỏ các vật liệu pha phân tán khỏi chất lỏng, đảm bảo chất lỏng sạch. Việc điều chỉnh thích hợp các thông số cấu trúc, chẳng hạn như đường kính và góc hình nón, theo kích thước và chênh lệch mật độ của vật liệu pha phân tán, là rất quan trọng để làm rõ hiệu quả. Lọc trước hydrocyclone có thể làm giảm tắc nghẽn.
   
   Trong nhà máy hóa chất lọc bùn có CaCO3 và các hạt bụi, hydrocyclones loại bỏ hiệu quả các hạt dưới 15μm, đạt được tốc độ tách 70%-85%.
   
   Hydrocyclones ngày càng đa dạng về cấu trúc và ứng dụng. Chúng có thể được sử dụng nối tiếp để tách sản phẩm mịn hơn, song song để tăng năng suất hoặc kết hợp để tối ưu hóa các quy trình khử nước truyền thống. Họ tìm thấy các ứng dụng trong khai thác mỏ, sản xuất giấy, xây dựng, hóa học và các lĩnh vực khác.

III. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả Hydrocyclone:

1. Đường kính: Hydrocyclones lớn hơn thường có hiệu quả cao hơn.
2. Góc hình nón: Góc hình nón lớn hơn làm tăng lực cản dòng chảy, dẫn đến hiệu suất thấp hơn.
3. Đường kính ống đầu vào: Ống dẫn vào lớn hơn nâng cao hiệu quả.
4. Đường kính ống tràn: Với áp suất buồng không đổi, ống tràn lớn hơn sẽ tăng hiệu quả.
5. Hình dạng và kích thước đầu vào: Hình dạng và kích thước của cửa vào ảnh hưởng đến hiệu suất của hydrocyclone.
6. Đường kính đầu ra dòng chảy dưới: Các cửa hàng lớn hơn tạo ra sự phân loại tốt hơn; họ cũng cải thiện hiệu quả.
7. Độ nhám của tường bên trong: Trong khi độ nhám của thành bên trong ảnh hưởng tối thiểu đến hiệu quả, việc sử dụng Lớp lót cao su chịu mài mòn của DEF Rubber sẽ nâng cao hiệu quả.
8. Độ nhớt của bùn: Độ nhớt của bùn đầu vào ảnh hưởng đến hiệu suất hydrocyclone.
9. Tỷ lệ giữa Đường kính đầu ra dòng chảy dưới và Đường kính đầu ra tràn (Tỷ lệ hình nón): Tỷ lệ hình nón cao hơn dẫn đến phân loại tốt hơn nhưng hiệu quả lại giảm.

Tuy nhiên, hiệu suất cao không phải là tiêu chí duy nhất khi lựa chọn hydrocyclones. Người dùng phải xem xét cả yêu cầu sản xuất và kết quả phân tách mong muốn.

IV: Các vấn đề thường gặp với lốc xoáy thủy lực và đề xuất cải tiến:

1. Loại bỏ và cải thiện dòng ngắn mạch trong Hydrocyclones:
   Để kiểm soát dòng ngắn mạch, việc sửa đổi cấu trúc ống tràn là rất quan trọng. Các phương pháp tiếp cận bao gồm tạo ra một cửa thoát dòng ngắn mạch hình tròn giữa nắp trên và ống tràn và thêm các răng tròn vào thành ngoài của ống tràn. Các ứng dụng thực tế đã chỉ ra rằng việc thực hiện những thay đổi này có thể cải thiện hiệu quả phân loại lên 8% và tăng độ chính xác phân tách lên 1,8 lần.
   
   
2. Loại bỏ và cải thiện các cột không khí trong Hydrocyclones:
   Cột không khí tác động tiêu cực đến quá trình phân tách. Các thanh rắn chiếm không gian của cột không khí trước đó có thể loại bỏ cột không khí một cách hiệu quả. Các thử nghiệm thực tế cho thấy rằng việc kết hợp các thanh đặc giúp giảm tổn hao bên trong trung bình là 51,5%. Tuy nhiên, việc bổ sung thêm các thanh rắn trung tâm sẽ làm giảm thể tích tràn của hydrocyclone.
   
   
3. Cải thiện cấu trúc dòng chảy ở cửa vào Hydrocyclone:
   Cấu trúc dòng chảy ở đầu vào hydrocyclone do sự chuyển hướng và giãn nở gây ra dẫn đến tổn thất năng lượng và nhiễu loạn. Hydrocyclones với cấu trúc cửa vào cong giảm thiểu những vấn đề này một cách hiệu quả, nâng cao đáng kể hiệu quả phân tách.

Tóm lại, phần tổng quan toàn diện này cung cấp những hiểu biết sâu sắc về lốc xoáy thủy lực chịu mài mòn, từ nguyên lý cấu tạo và vận hành cho đến các ứng dụng đa dạng và chiến lược cải thiện hiệu quả của chúng. Để biết thêm thông tin về giải pháp hydrocyclones và Rubber Liner, vui lòng liên hệ với DEF Rubber.