Циклонни сепаратори: ефективност, пад на налягането и износване е техническа справка за циклон с обратен поток, устройство което отстранява частици от газов или течен поток чрез центробежна сила, а не чрез филтърен носител.
Тангенциален вход завърта потока в надолу насочен външен вихър; частиците мигрират към стената, губят импулс и падат в бункера, докато пречистеният газ се обръща във вътрешен вихър и излиза през централния изход (vortex finder) в горната част.
Как работи циклонът Замърсеният газ влиза тангенциално близо до върха на цилиндричния корпус и е принуден да се движи по спирала. Защото газът трябва да завие по тясна радиуса, всяка суспендирана частица изпитва центробежно ускорение многократно по-голямо от гравитацията, в порядъка на стотици до хиляди g в малките единици.
По-тежките и по-големи частици не могат да следват потоковите линии, отклоняват се навън, удрят стената и спират спираловидно надолу по конусната част в бункера за прах. Газовото ядро сменя посоката близо до върха на конуса и излиза нагоре през централния изход (vortex finder).
Няма подвижни части, затова циклони се използват като предочиствители пред торбени филтри и като събиратели на продукт в процеси като ротационна сушилня. Ефективност на събирането и граница на отделяне Работата на циклона се описва чрез размерa на отсичане d50, диаметърът на частиците, събиран при 50% ефективност.
Моделът на Лапъл (Lapple) го оценява като: d50 = sqrt( 9 · μ · W / ( 2π · Ne · Vi · (ρp - ρg) ) ) където μ е вискозитетът на газа
W е ширината на входа, Ne е броят ефективни завъртания, които газът прави (обикновено 5 до 10), Vi е скоростта на входа, а ρp и ρg са плътностите на частиците и на газа. Уравнението показва директно лостовете: по-финото отделяне се постига чрез по-голяма скорост на входа, по-тесен вход, повече ефективни завъртания и по-плътни частици.
Повишаването на температурата на газа увеличава вискозитета и намалява разликата в плътността, така че циклони за горещ газ събират по-корасаща граница в сравнение със същата единица, работеща студено.
Пад на налягането Енергийната цена е падът на налягането, обикновено изразен в глави на скоростта при входа: ΔP = NH · ( ρg · Vi² ) / 2 NH, броят на скоростните височини, е типично 6 до 8 за стандартна геометрия с висока ефективност.
Критичната точка е, че ΔP се мащабира с квадрата на скоростта на входа. Удвояване на скоростта приблизително утроява (четверва) падa на налягането, докато подобрението на отделянето е умерено. Повечето индустриални циклони работят в диапазона около 0.5 до 2.5 kPa.
Тази загуба се плаща непрекъснато от вентилатора, обикновено центробежен вентилатор, така че размерът на циклона всъщност е решение, свързано с мощността на вентилатора. Търговия между ефективност и пад на налягането Всяка промяна в конструкцията, която изостря отделянето, има склонност да повишава падa на налягането или износването.
По-долу са обобщени доминиращите ефекти, при условие че другите фактори са постоянни. Дизайнова промяна, Ефект върху ефективността (по-фина граница), Ефект върху пад на налягането, Ефект върху износването - Увеличаване на скоростта на входа, Подобрява (до реентрация), Расте с квадрата на скоростта, Силно се увеличава - Намаляване на диаметъра на корпуса
Подобрява, Расте, Увеличава се - Удължаване на корпуса и конуса, Подобрява умерено, Меко покачване, Малка промяна - Увеличаване диаметъра на централния изход (vortex finder), Влошава, Намалява, Намалява - Повишаване на температурата на газа, Влошава (повишен вискозитет)
Намалява (по-ниска плътност), Малка промяна - Увеличаване на натоварването с прах, Подобрява (агломерация), Леки спадове, Увеличава се Забележете, че повишаването на скоростта на входа помага само до определена граница.
Над приблизително 20 до 30 m/s турбуленцията изтрива вече събрания прах от стената и го връща в изходното ядро, така че ефективността може да падне, дори когато падът на налягането продължава да нараства. Ерозия и износване Тъй като отделянето зависи от ударите на частиците по стената, абразивният прах ерозира циклона отвътре.
Износването се концентрира в две зони: областта на входа и външната стена, където пристигащият струй първо удря, и долната част на конуса близо до върха, където вихърът е най-тесен и скоростите на частиците са най-големи. Изтъняването там в крайна сметка перфорира обвивката, допуска фалшив въздух и срива вихъра.
Ерозията се ускорява стръмно със скоростта, често почти пропорционално на куба на скоростта за много абразиви, което е още една причина да се избягват дизайни с прекалено висока скорост.
Когато със праха съпътства и корозивен газ, комбинираната механична и химична атака най-добре се разбира като ерозионно-корозионен процес, а мерките за смекчаване включват керамични облицовки, закалени износващи плочи при входа, заменяеми конусни секции и огнеупорно покритие при работа с горещ газ.
Замърсяване и засядане в бункера Бункерът и изхвърлянето на праха са другите точки на провал. Лепкав, хигроскопичен или кондензиращ прах може да се наслагва и да образува мостове през конуса или гърлото на бункера, така че събраните твърди частици се връщат в зоната на отделяне и унищожават ефективността.
Пропаднал или заседнал ротационен клапан или тръба за изсмукване допуска въздух, който навлиза по дисчарджа и реентраира праха, което може да доведе до загуба на събирането.
Практическите противодействия включват изолация или следова поддръжка за поддържане над точката на оросяване, правилно балансирана клапа или ротационен въздушен шлюз, който уплътнява срещу просмукване, нивомер в бункера и периодично вибриране или удряне при материали, склонни към образуване на мостове.
Програма за поддръжка Циклонът няма въртящи се части, така че поддръжката му е водена от инспекции, а не от смазване. Здрава програма следи следните елементи с фиксирана честота: - Ултразвукови измервания на дебелината на стената при входа, външната стена и върха на конуса, тенденция спрямо допустим минимум на дебелината.
- Мониторинг на диференциалното налягане; падащо ΔP сигнализира за внасяне на въздух или за разрушен вихър, повишаващо се ΔP сигнализира за запушен разтовар. - Вътрешна инспекция на централния изход (vortex finder) за ерозия, деформация и натрупване на прах.
- Проверки на функцията на въздушния шлюз или уплътнението на клапата и на нивото и отоплението в бункера. Записването на показания за дебелината и тенденциите на ΔP в CMMS ви позволява да прогнозирате подмяната на облицовките и конуса преди перфорация.
Екипи, които управляват това в записване на демонстрация на Fabrico, свързват тези инспекционни маршрути автоматично с работни нареждания. Консистентното измерване превръща непрозрачен стоманен конус в предсказуем актив, базиран на състоянието. Често задавани въпроси Какви размери на частици може да отстрани циклонът?
Стандартните циклонни сепаратори с висока ефективност събират ефективно повечето частици над приблизително 5 до 10 микрона, като при малки диаметри могат да се постигнат граници около няколко микрометра. Субмикронният прах не е задача за циклон; той трябва да премине към последващ торбен филтър или електростатичен сепаратор. Защо ефективността на събиране на моя циклон внезапно спадна?
Двете най-чести причини са проникване на външен въздух при изхвърлянето на праха, често поради повредено уплътнение на въздушния шлюз, и запушен или заседен бункер, който връща твърдите частици в зоната на вихъра. И двете обикновено се проявяват като ненормално показание на диференциалното налягане преди ефективността да стане видимо намалена.
Означава ли по-голям пад на налягането винаги по-добро събиране? Не. Ефективността и падът на налягането се повишават заедно само до определена точка. След около 20 до 30 m/s входна скорост реентрацията ерозира ефективността, докато падът на налягането и ерозията продължават да нарастват, така че повече мощност на вентилатора е просто загубена.
Как се различават мултициклоните от единична единица? Мултициклонът разделя потока между много малки тръби с малък диаметър, свързани паралелно. Малкият диаметър дава по-фина граница за всеки тръбен елемент, а паралелното им пускане запазва общия пад на налягането и скоростта на тръба разумни, за сметка на повече повърхности за инспекция относно износване и запушване.
Вход
Блог
