МАШИНОСТРОЕНИЕ

ГИДРОЦИКЛОНЫ

Гидроциклоны представляют класс вих­ревых аппаратов, предназначенных для разде­ления жидких неоднородных систем (суспен­зий, нестойких эмульсий и газосодержащих жидкостей) в поле центробежных сил. Благо­даря простоте конструкции, компактности, вы­сокой удельной производительности и надеж­ности гидроциклоны получили широкое рас­пространение в химической, нефтедобываю­щей, горнорудной, пищевой отраслях промыш­ленности, в энергетике, металлургии, а также в системах очистки промышленных и бытовых сточных вод [1, 38, 49, 74, 87 - 90]. Эти аппара­ты выгодно отличает возможность применения в непрерывных замкнутых технологических циклах и в безотходных производствах с обес­печением сравнительно высокого качества раз­деления смесей. Фактор разделения в гидроци­клонах составляет 500...2000, а в высокона­порных гидроциклонах и мультициклонах - до 5000.

Классификация гидроциклонов. По на­значению различают [74]:

Гидроциклоны-осветлители для очистки жидкостей от твердых включений;

Гидроциклоны-сгустители для сгущения суспензий до высоких концентраций (50... 90 %);

Гидроциклоны-классификаторы для жид - кофазного разделения дисперсных материалов по размерам, плотности или форме частиц;

Гидроциклоны для разделения эмульсий; гидроциклоны-дегазаторы для очистки жидкостей от растворенных и диспергирован­ных газов;

Гидроциклоны для проведения комбини­рованных процессов, сочетающих механиче­ское разделение с тепло-, массообменом, фло­тацией, химическими реакциями и др.

Кроме того, гидроциклоны классифици­руют:

По форме корпуса - гидроциклоны ци - линдроконические (рис. 3.1.53, а, в) и цилинд­рические (рис. 3.1.53, г, д);

По взаимному направлению движения выходных потоков - противоточные (рис. 3.1.53, я, г) и прямоточные (рис. 3.1.53, в, д);

По количеству выходных потоков - двух - продуктовые (рис. 3.1.53, а-д), трехпродукто - вые (рис. 3.1.53, е) и т. д.;

По способу сообщения разделяемой среде вращательного движения - напорные (рис. 3.1.53, а), низконапорные, или открытые (рис. 3.1.53, б) и роторные, или турбоциклоны (рис. 3.1.53, е).

В напорных гидроциклонах разделяемая среда поступает под избыточным давлением 0,2...0,4 МПа и выше. Вращательное движение среды создается вследствие ее тангенциального ввода в гидроциклон. Напорные гидроциклоны обычно имеют небольшие размеры и исполь­зуются для разделения тонкодисперсных сус­пензий.

ГИДРОЦИКЛОНЫ

Рис. 3.1.53. Схемы гидроциклонов:

А - цилиндроконического напорного; б - низкона­порного; в - прямоточного турбоциклона; г, д - ци­линдрических противоточного и прямоточного для разделения эмульсий; е - трехпродуктового; / - ис­ходная суспензия; II - исходная эмульсия; III - ос­ветленная жидкость; IV - сгущенная фаза; V - тяже­лая фаза; VI - продукты разделения

В низконапорных гидроциклонах разде­ляемая среда поступает самотеком или под не­большим избыточным давлением, близким к гидростатическому. Низконапорные гидроци­клоны имеют габаритные размеры, сопостави­мые с размерами цилиндрических вертикаль­ных отстойников. Их применяют для очистки воды от грубодисперсных механических при­месей.

В турбоциклонах вращение разделяемой среды обеспечивается встроенной турбинкой.

ГИДРОЦИКЛОНЫ

ЇІІІІІ1ІІ1

ГИДРОЦИКЛОНЫ

Рис. 3.1.54. Батарейные гидроциклоны:

А - блочный; 6-е раздельной компоновкой гидроци­клонных модулей; 1 - распределительная камера; 2 - камера сбора осветленной жидкости; 3 - гидроци­клонный модуль; 4 - бункер; I - исходная смесь; II - сгущенный продукт; ///-осветленный продукт

При больших расходах разделяемой сре­ды гидроциклоны компонуют в батарейные аппараты (рис. 3.1.54). По способу компоновки
различают батарейные гидроциклоны с блоч­ной и раздельной компоновкой гидроциклон­ных модулей. Блочные батарейные гидроци­клоны, или мультициклоны более компактны (рис. 3.1.54, а), однако размещение модулей в общем блоке затрудняет их обслуживание, ре­монт и замену. Батарейные гидроциклоны с раздельной компоновкой модулей обеспечива­ют более удобное обслуживание каждого мо­дуля (рис. 3.1.54, б).

Конструктивные особенности гидро­циклонов. В традиционном цилиндрокониче - ском гидроциклоне в результате тангенциаль­ного ввода исходная смесь закручивается и через периферийную зону I движется винто­вым потоком вниз к вершине конуса 3 (рис. 3.1.55). При этом часть ее выходит через наса­док 5. Основное количество смеси образует внутренний восходящий поток II, поднимается вверх и удаляется из аппарата через сливной патрубок 3.

ГИДРОЦИКЛОНЫ

Рис. 3.1.55. Схема движения потоков в цилиндроконическом гидроциклоне:

1 - корпус; 2 - крышка; 3 - сливной патрубок; 4 - входной патрубок; 5 - песковой насадок; б - конус, I - периферийный нисходящий поток; II - внутрен­ний восходящий поток; III - воздушный столб

І

Обычно напорные гидроциклоны рабо­тают со свободным истечением из сливного патрубка 3 и насадка 5, поэтому во время рабо­ты через них подсасывается воздух, который вместе с газом, выделившимся из жидкости, образует вдоль оси зону разрежения III (воз­душный столб), существенно влияющую на проходное сечение разгрузочных отверстий.

Разделение фаз с различной плотностью основано на отличии в движении частиц дис­персной фазы под действием центробежных сил. Крупные тяжелые частицы отбрасываются к стенкам гидроциклона, по винтовой траекто­рии перемещаются к шламовому отверстию и выгружаются. Мелкие легкие частицы концен­трируются в восходящем потоке, с которым выносятся через патрубок 5

Условные буквенно-цифровые обозна­чения гидроциклонов. Рекомендуются пяти­значные обозначения единичных гидроцикло­нов и семизначные батарейных гидроциклонов. Первые две буквы - тип гидроциклона (табл. 3.1.11), третья буква - конструкционный мате­риал (табл. 3.1.12); цифры - основные геомет­рические характеристики аппаратов и номер модели, отражающий специфические конст­руктивные особенности гидроциклонов. На­пример, условное обозначение ТВК-40-5-01 означает: единичный аппарат с тангенциаль­ным вводом суспензии (ТВ), выполненный из коррозионно-стойкой стали (К) с внутренним диаметром цилиндрической части, равным 40 мм, и углом конусности 5°, модель 01. В маркировке батареи гидроциклонов 30-02-ТВК-40-5-01 первая цифра - число эле­ментов в батарее, вторая - модель установки, остальное - характеристика единичного эле­мента.

Телескопические гидроциклоны односто­роннего действия, футерованные каменным литьем и предназначенные для классификации измельченных рудных и нерудных материалов, сгущения, дешламации продуктов обогащения в гидрометаллургических процессах, для обо­гащения в тяжелых средах и т. д., по ТУ 4143- 002-42490774-2001 выпускает ООО НПП «ТехНОС» (г. Челябинск).

Производство гидроциклонов малого размера и батарейных мультициклонов из пла­стмассы освоено для крахмалопаточной про­мышленности. Для широкого диапазона расхо­дов, гранулометрических характеристик взве­шенных частиц и эксплуатационных условий при разделении технологических суспензий и очистке сточных вод разработаны типоразмер - ные ряды единичных и батарейных гидроци­клонов.

Для разделения суспензий с относительно слабыми агрессивными и абразивными свойст­вами разработан типоразмерный ряд высоко­эффективных и технологичных пластмассовых
гидроциклонов типа ТВП, включающий семь типоразмеров диаметром 25... 100 мм, произ­водительностью 1,5...20 м3/ч и давлением 0,3 МПа (рис. 3.1.56, табл. 3.1.13). Гидроци­клоны изготовляют литьем под давлением из полиамида ПА-6.

3.1.11. Условное обозначение типа гидроциклонов

Условное обозначение

Тип цилиндроконического гидроциклона

ТВ

С тангенциальным вводом

ПН

Прямоточные с направляющим элементом (винтовой вставкой)

УФ

С ударной фильтрацией в сливной и песковой камерах

ПК

С промывочной камерой в зоне выхода сгущенного продукта

МП

Многопродуктовый с несколькими концентрически расположенными сливными патрубками

Мс

Многоступенчатый с последовательным соединением элементов

БН

Бинарный (сдвоенный) с подачей суспензии через единый входной патрубок

РП

С реактивным приводом, с помощью которого суспензии придается вращательное движение

Гз

Горизонтальный с центральным коническим обтекателем на входе и усеченной ко­нусной вставкой на выходе

КБ

Комбинированный с фильтрующими элементами в цилиндроконической части

БО

Безнапорный открытый (без сливного патрубка)

ВТ

С вращающейся турбиной (турбоциклон)

3.1.12. Условные обозначения конструкционного материала, применяемого в гидроциклонах

Условное обозначение

Конструкционный материал деталей, соприкасающихся с разделяемой смесью

У

Углеродистые стали

Л

Легированные стали

К

Коррозионно-стойкие высоколегированные стали

Н

Неметаллические материалы и керамика

П

Пластмассовые покрытия

Г

Гуммированные покрытия

Э

Эмалированные покрытия

Для использования в более тяжелых экс­плуатационных условиях (при широком интер­вале температур и давлений, во взрыво - и по­жароопасных, агрессивных и абразивных сре­дах) создан типоразмерный ряд гидроциклонов типа ТВ, изготовляемых из легированных или углеродистых сталей (рис. 3.1.57, табл. 3.1.14). Разработанный ряд включает 12 типоразмеров диаметром 25...300 мм, с расчетной производи­тельностью 1,5...200 м3/ч, давлением 0,3 МПа.

Для обеспечения высокой пропускной способности по разделяемой супензии в соче­тании с высокой эффективностью разделения разработан типоразмерный ряд батарейных гидроциклонов на производительность от 10 до 250 м3/ч (типа БГЦ).

9 - 10358

И/

Рис. 3.1.56. Пластмассовый гидроциклон типа ТВП:

ГИДРОЦИКЛОНЫ

Рис. 3.1.57. Металлический гидроциклон типа ТВ:

1 - исходная суспензия; III - осветленная жидкость; IV-сгущенная суспензия

I - исходная суспензия; III - осветленная жидкость; IV-сгущенная суспензия

3.1.13. Техническая характеристика гидроциклонов типа ТВП

Типоразмер

Диаметр корпуса, мм

Производительность, м3/ч

Габаритные размеры, мм

Масса, кг

ТВП-25

25

1,5

90x120x400

0,18

ТВП-32

32

2,5

95x120x500

0,30

ТВП-40

40

3,6

100x140x600

0,47

ТВП-50

50

6

150x180x700

0,62

ТВП-63

63

9

160x180x850

0,81

ТВП-80

80

14

170x280x1050

1,33

ТВП-100

100

20

220x320x900

2,10

3.1.14. Техническая характеристика гидроциклонов типа ТВ

Типоразмер

Диаметр корпуса, мм

Производительность, м3/ч

Габаритные размеры, мм

Масса, кг

1

2

3

4

5

ТВ-25

25

1,5

90x120x400

4

ТВ-32

32

2,5

95x120x500

5

ТВ-40

40

3,6

100x140x600

7

Продолжение табл. 3.1.14

1

2

3

4

5

ТВ-50

50

6

150x180x700

11

ТВ-63

63

9

160x180x850

15

ТВ-80

80

14

170x280x1050

20

ТВ-100

100

20

220x320x900

25

ТВ-125

125

30

230x360x1000

30

ТВ-150

150

50

260x400x1200

40

ТВ-200

200

90

350x450x1500

70

ТВ-250

250

120

400x500x1700

110

ТВ-300

300

200

450x600x2000

160

Батарейный гидроциклон базовой моди­фикации (рис. 3.1.58, а, табл. 3.1.15) включает центральный коллектор, состоящий из распре­делительной камеры 1 и камеры сбора очи­щенной жидкости 3, группу радиально распо­ложенных вокруг коллектора пластмассовых или металлических гидроциклонов 2 и бункер 4 сгущенной суспензии.

При наличии в разделяемой суспензии крупных твердых включений во избежание за­бивки Песковых насадков гидроциклонов ре­комендуется использовать батарейные гидро­циклоны второй модификации - с гидроцикло­ном 5 предварительной очистки (рис. 3.1.58, б, табл. 3.1.15), обеспечивающим выделение наи­более крупных частиц перед подачей суспен­зии в единичные гидроциклоны.

Расчет гидроциклонов. При расчете гидроциклонов определяют следующие рабо­чие параметры гидроциклонов типов ТВ, ТВП и БГЦ.

В=

Пропускная способность (производи­тельность) гидроциклона

ПР2 2(Рвх~Росв)

4 У рс<;

Где d - диаметр гидроциклона; рвх, росв - избыточное давление соответственно на вхо­де в гидроциклон и в линии осветленной жидкости; рс - плотность суспензии;

-5 (DJDY

С = 1280

\2,5"

- коэффициент

ГИДРОЦИКЛОНЫ

Рис. 3.1.58. Батарейные гидроциклоны типа БГЦ:

А - с центральным коллектором; б - с гидроциклоном предварительной очистки; 1 - распределительная ка­мера; 2 - гидроциклонные модули, 3 - камера сбора очищенной жидкости; 4 - бункер, 5 - гидроциклон предварительной очистки; / - исходная суспензия; ///-осветленная жидкость; IV - сгущенная суспензия

При расчете коэффициента гидравличе­ского сопротивления батарейного гидроцикло­на в составе батареи учитывают гидравли­ческие потери в коллекторе :

Для батарейных гидроциклонов типа БГЦ

С к=60.

ГИДРОЦИКЛОНЫ

Отношение расходов сгущенной суспен­зии Qcr и осветленной жидкости Q0CB

\ 3,5

Е"

D

" Росв

V ^вх

Гидравлического сопротивления гидроциклона; Dn - диаметр пескового отверстия, выбирается Z)n = (0,1 ...0,15)/).

3.1.15. Техническая характеристика батарейных гидроциклонов типа БГЦ

Типоразмер

Диаметр коллектора, мм

Диаметр гид­роциклонов, мм

Рабочее давление, МПа

Производи­тельность, м[3]

Габаритные размеры, мм

Масса, кг

С центральным коллектором

БГЦ25x8

150

25

10

^60x400x750

25

БГЦ25x16

200

25

20

380x400x750

35

БГЦ 40x6

250

40

20

700x800x1650

80

БГЦ40x12

250

40

40

720x800x1650

100

БГЦ63x6

250

63

0,4

50

800x900x1800

110

БГЦ63x12

300

63

100

840x900x1800

120

БГЦ 80x6

250

80

50

820x950x2200

100

БГЦ 80x8

300

80

100

900x950x2200

120

БГЦ 100x12

400

100

250

990x1100x2600

150

С гидроциклоном предварительной очистки

БГЦ 100/25x8

100

25 (100)

10

360x400x750

30

БГЦ 150/25x16

150

25 (150)

0,45

20

380x400x750

40

БГЦ 150/40x6

150

40 (150)

20

700x800x1650

90

БГЦ 200/40x12

200

40 (200)

40

720x800x1650

110

Примечание. В скобках дан диаметр гидроциклона предварительной очистки

Г| = 1 — ехр

(3.1.2)

Эффективность улавливания частиц раз­мером 8

(Рч-P)g52 IuD3

Где рч, р - плотность соответственно частиц и жидкости; (И - динамическая вязкость жид­кости; 8 - средний размер частиц; к - без­размерный коэффициент, зависящий от гео­метрических пропорций гидроциклона. Ниже приведены его значения.

Типоразмер гидроциклона.

ТВП-63. ТВП-100

ТВ-100...ТВ-300

530

Коэффициент к.

505

ТВ-25...ТВ-80; ТВП-25...ТВП-50 690

Эффективность улавливания полидис­персных частиц

/=1

Где ARt - массовая доля /-й фракции частиц; п - общее число фракций; г|, - эффективность

Улавливания частиц /-й фракции, определяемая по формуле (3.1.2).

Собы гашения, осуществляемые в механиче­ских пеногасителях с роторно-статорной сис­темой механического разрушения пены (рис. ЗЛ.59).

В аппарате Охкава гашение пены осуще­ствляется за счет ударного воздействия при больших скоростях движения капель исходной жидкости, которые непрерывно сбрасываются вращающимся диском 7 и не позволяют пене подняться выше уровня диска (рис. 3.1.59, а). В большинстве таких пеногасителей газ уходит в патрубок в крышке аппарата, а жидкость после разрушения пены стекает вниз по стенке.

Аналогичным образом работает аппарат Рубина и Гольта (рис. 3.1.59, б), в котором пе- ногаситель вынесен в отдельный корпус 2, а жидкость направляется в пенный аппарат по циркуляционной трубе 3.

Другой принцип гашения пены у пенога­сителей Мюллера и Екато (рис. 3.1.59, в, г). Гашение пены в них осуществляется за счет ударного воздействия ротора /, имеющего ло­патки 4 разного конструктивного оформления.

В деструкторе Вроньского пена разруша­ется вследствие динамического контакта пер­форированного ротора 7 со слоем пены (рис. 3.1.59, д). Наличие перфорированного вра­щающегося ротора с полым валом 5 для выхо­да газа позволило решить сразу две проблемы: разрушить пену за счет достаточно большой площади поверхности перфорированного рото­ра и осушить выходящий і аз от капель жидко­сти вследствие действия центробежных сил (как в фильтрующих центрифугах).

В конструкции Хемара (рис. 3.1.59, е) разрушение пены осуществляется в тонких слоях многотарельчатого деструктора по ана­логии с тарельчатым сепаратором эмульсий. Ротор 7 состоит из целого ряда тарелок б. Пена под давлением движется по нижним тарелкам ротора, а жидкость, образующаяся вследствие разрушения пен, выбрасывается ротором из верхних тарелок.

Аналогичные конструкции пеногасителей предложены Фрингсом (рис. 3.1.59, ж) и Блон- динерингом (рис. 3.1.59, з). Они имеют вра­щающийся ротор с лопастями 7 и полый вал 8.

ГИДРОЦИКЛОНЫ

ГИДРОЦИКЛОНЫ

£ 1 vliL/ 5

ГИДРОЦИКЛОНЫ

4

Д)

ГИДРОЦИКЛОНЫ

Л

П I \| 4 1 п

ГИДРОЦИКЛОНЫ

В)

BZZ2ZJ —I

Ж

7

3)

Рис. 3.1.59. Схемы пеногасителей:

А - аппарат Охкава; б - аппарат Рубина и Гольта; в - аппарат Мюллера; г - аппарат Екато; д - деструктор пены

Вроньского; е - аппарат Хемара; ж - пеногаситель Фрингсома; з - пеногаситель Блондинеринга; и - деструктор пен Вогельбуша; к - деструктор пен Злокарника, 7 - ротор; 2 - выход газа; 3 - лопасти тарелки;

4 - корпус; Г — газ; Ж - жидкость; П - пена

Шнеково-лопастной ротор 1 имеет дест­руктор пен Вогельбуша (рис. 3.1.59, и). Пред­варительное разрушение пены производит шнек 9, а окончательное - осуществляется ударным воздействием лопастей 7 ротора 1.

Оригинальную конструкцию ротора име­ет деструктор пен Злокарника (рис. 3.1.59, к). Вращающийся ротор 1 имеет целый ряд полых наклонных труб 10, которые уже на входе час­тично разрушают пену. Окончательное разру­шение пены осуществляется в наклонных тру­бах под действием центробежных сил и при ударе о крышку 11 корпуса аппарата.

МАШИНОСТРОЕНИЕ

Выбираем измерительную рулетку

Для измерения длины с древних времен применяли разные способы: - веревкой; - локтем или кистью; - ровной палкой. Рулетка - самый простой, но точный и незаменимый измерительный инструмент на стройке …

Производство и продажа хонинговальных головок

Хонинговальные головки 36-160 мм. Контакты для заказов хонголовок: Украина: +38 050 457 1330 Россия: delo7.ru - представитель в России hon@msd.com.ua Видео обзор хонов от 60 до 80мм: Видео хонголовок с …

ЭКСТРУДЕРЫ

Рис. 7.2.19. Узел смыкания гидромеханического типа Экструдеры применяют в качестве гене­раторов расплава в агрегатах для гранулирова­ния пластичных материалов, нанесения тон­кослойных покрытий и пластмассовой изоля­ции, дублирования пленок, для производства пленки, листов, …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.