Курсовая работа: Модернизация спирального гидроциклона СГМ-ТПИ
1.2. Открытые гидроциклоны
Принцип действия открытого гидроциклона заключается в следующем.
Благодаря тангенциальному вводу весь исходный продукт в гидроциклоне находится во вращательно-поступательном движении, вследствие чего под действием возникающих в аппарате центробежных сил твердые частицы осаждаются на стенках.
Открытый гидроциклон (рис. 2, г) состоит и цилиндрической, открытой сверху части 1 и конической части 4 . Исходный продукт подводится тангенциально в цилиндрическую часть через питающий патрубок 3 . Сливной патрубок 2 состоит из центрально расположенной трубы, входящей коленом наружу через стенку гидроциклона. Разгрузочная жидкость удаляется через разгрузочную насадку 5 .
По своим размерам открытые гидроциклоны значительно больше напорных. Основное преимущество первых перед вторыми заключается в том, что благодаря сравнительно небольшим скоростям входа жидкости, потери напора в них составляют 0.5 - 0.7 м вод. ст.
К недостаткам открытых гидроциклонов следует отнести невозможность получения тонких сливов.
1.3. Цилиндрические гидроциклоны
По принципу действия цилиндрические гидроциклоны не отличаются от конических. Цилиндрический гидроциклон (рис. 2, а) состоит из цилиндрического корпуса 3 , в который через тангенциальный питающий патрубок 1 вводится исходный продукт. Слив удаляется через патрубок 2 , а разгрузочная жидкость - через тангенциальный патрубок 4 .
Предполагалось, что с упрощением конструкции эффективность работы аппарата существенно не измениться. Однако предположения не оправдались. Поэтому, если цилиндрический гидроциклон применяется для отделения твердой фазы от жидкости, его соединяют последовательно с коническим гидроциклоном (рис. 2, б). Тогда разгрузочный патрубок цилиндрического гидроциклона 1 является одновременно питающим патрубком конического гидроциклона 2 . При работе цилиндроконического гидроциклона получаются три продукта разделения: слив цилиндрического гидроциклона, слив промежуточных продуктов и разгрузочная жидкость конического гидроциклона. Как показала практика, эта конструктивная модификация не дает существенного улучшения технологических показателей, хотя она более сложна по сравнению с коническими гидроциклонами.
1.4. Конические гидроциклоны
На рис. 3, а показан конический гидроциклон, в котором верхний слой разгружается через сливную камеру; на рис. 3, б – гидроциклон позволяющий отбирать две фракции сливаемого продукта, при этом один верхний сливной патрубок заменяется двумя концентрическими; на рис. 3, в, г – гидроциклоны, применяемые в нефтяной промышленности (с целью увеличения срока службы они изготавливаются из износостойкой резины, так, у гидроциклона на рис. 3, г коническая часть, а у гидроциклона на рис. 3, в цилиндрическая и коническая части резиновые); на рис. 3, д – гидроциклон, у которого целью повышения эффективности разделения корпус выполнен в виде эллиптического цилиндра, сопряженного с эллиптическим конусом.
Гидроциклон, изображенный на рис. 3, е предназначен для осветления. С целью защиты внутренней поверхности от абразивного износа производится намораживание стенки гидроциклона ледяной самовосстанавливающейся коркой. Корпус гидроциклона снабжен теплоизолирующей рубашкой.
Для повышения эффективности работы гидроциклонов и для предотвращения забивания насадки добавочная вода подается в нижнюю часть гидроциклона (рис.3, ж) через симметрично расположенные тангенциальные отверстия небольшого диаметра таким образом, чтобы направление струи воды совпадало с направлением струи исходного продукта.
Рис.3 Конические гидроциклоны
Корпус гидроциклона изготавливается чаще литым, а иногда сварным или вытачивается из металла. Корпуса малых гидроциклонов диаметром меньше 250-350 мм отливаются целиком, а гидроциклонов больших размеров – из отдельных секций, фланцы которых соединяются между собой болтами. Преимуществом литых гидроциклонов перед сварными, является возможность изготовления литья из износоустойчивых материалов, простота изготовления (если не считать первоначальных работ на изготовление моделей и организацию производства).
Гидроциклоны малых размеров иногда изготавливают из алюминиевого литья с литой сменной резиновой футеровкой.
Угол конусности конической части гидроциклона принимается обычно 20˚.
Теоретические расчеты и опыт работы с гидроциклонами показывают, что более тонкий и менее загрязненный крупными зернами слив можно получить на гидроциклонах с углом конусности около 10˚.
Дальнейшее уменьшение угла конусности (например, до 5˚) не дает заметного улучшения технологических показателей, но приводит к резкому увеличению высоты аппарата.
Питающий патрубок должен устанавливаться непосредственно под крышкой строго по касательной к стенке гидроциклона. В сварных конструкциях конец патрубка перед сваркой подвергается косому срезу, чтобы он не заходил внутрь аппарата.
В литых конструкциях питающие патрубки отливаются как одно целое с цилиндрической частью корпуса. Питающий патрубок изготавливают обычно в виде трубы прямоугольного или круглого сечения, сужающейся по ходу движения пульпы (рис. 4).
В конструкциях треста Никополь-Марганец питающий патрубок не имеет сужения, а представляет собой цилиндрический отрезок трубы, приваренный к корпусу по касательной (рис. 4, б).
В циклонах Уфимского завода предусматривается возможность изменения размера питающего отверстия посредством сменных насадок (рис 4, в), поставляемых комплексно с гидроциклоном. Для гидроциклонов сравнительно больших размеров ( 250 мм и более ) на практике отдают предпочтение патрубку прямоугольного сечения, сужающемуся к концу, с расчетом, чтобы минимальная площадь поперечного сечения была приблизительно в 2-4 раза меньше площади сечения питающей трубы.
Такой патрубок должен обеспечивать более плавное поступление пульпы в гидроциклон. Для гидроциклонов малого размера целесообразно делать питающие патрубки круглого сечения ( во избежание забивания питающего отверстия). Установка питающих патрубков производится обычно параллельно плоскости днища гидроциклона. Имелись предложения о подаче пульпы в гидроциклон не через один патрубок, а через два и более.
Рис.4. Конструкции питающих патрубков:
а -конструкция института Механобр; б -конструкция треста Никополь-Марганец; в -со сменной клиновидной вставкой; г -конструкция УЗГО.
В конструкции гидроциклон питание вводилось в гидроциклон не через патрубки, а через жалюзи в цилиндрической части.
Однако опытные данные показали, что увеличение числа питающих патрубков или питание через жалюзи не дали технологических преимуществ по сравнению с питанием через один патрубок, а только усложнили конструкцию циклона.