تشکیل هسته هوا در هیدروسیکلون
چکیده
تشکیل هسته هوا در هیدروسیکلون ها با استفاده از آب و یک سوسپانسیون شفاف در توپ های شیشه ای مورد بررسی قرار گرفته است. هیدروسیکلون ها یک هسته هوای مرکزی را تشکیل داده که در طول هیدروسیکلون گسترش می یابد. هوا در هسته در هنگام تخلیه ته ریز مکیده می شود. قطر هسته هوا را می توان با تعادل شیب فشار مثبت و نیروی گریز از مرکز در حوزه جریان چرخشی، تعیین کرد. در جداسازی جریان متراکم (حاوی جامدات خوراک بالا)، هسته هوا در قسمت مخروطی هیدروسیکلون متوقف می شود. هیدروسیکلون به عنوان هوای تحت فشار عمل می کند، چرا که مواد جامد از طریق ته ریز به صورت رشته ای تخلیه می شوند. سپس، هوا فقط در سمت تغذیه می تواند وارد هیدروسیکلون شود. در عمل، سوسپانسیون تغذیه همیشه حاوی کمابیش هوای حل شده یا پراکنده است. مشاهدات انجام شده در هیدروسیکلون شفاف نشان می دهد که گاز محلول به علت افت فشار داخل هیدروسیکلون، آزاد می شود. میکرو حباب های تولید شده به وسیله انعقاد رشد کرده و در میدان گریز از مرکز به سمت مرکز، جایی که یک هسته هوا تشکیل شده، حرکت می کند.
1. مقدمه
هوا اغلب به عنوان سومین فاز از جریان سه فازی در هیدروسیکلون مورد غفلت قرار می گیرد. هسته هوا در مرکز هیدروسیکلون یک پدیده غیرقابل اجتناب در میدان جریان چرخشی است که به طور مستقیم بر فرآیند طبقه بندی در دستگاه اثر نمی گذارد. با این حال، این امر در کاربردهای جدید دستگاه برای شناور شدن و جداسازی در سیستم های چند فازی شامل بخارات و گازها، جایی که هسته هوا نقش فعال تری را ایفا می کند، متفاوت است. علاوه بر این، هندسه و حرکت هسته هوا به عنوان شاخص های حساسیت در حالت عملیاتی هیدروسیکلون ها، شناسایی شد. بنابراین، در سال های اخیر مطالعات مربوط به هسته هوا در هیدروسیکلون ها موضوع مورد بررسی و تحقیق بوده است. در حال حاضر، دانش مربوط به رفتار هسته هوا محدود بوده و بیشتر مبتنی بر مشاهدات در هیدروسیکلون های شفاف است.
5. نتیجه گیری
هندسه و حرکت هسته هوا از شاخص های حساس وضعیت عملیاتی بوده و می تواند در نظارت هیدروسیکلون مورد استفاده قرار گیرد. شعاع هسته هوا را می توان بر پایه ی معادلات Navier-Stokes، با فرض تعادل نیرویی در بین گرادیان فشار و نیروی گریز از مرکز در مرز مایع-گاز، محاسبه کرد. این ملاحظه فیزیکی منجر به معادله (8) شده که نشان می دهد شعاع هسته هوا در درجه اول توسط هندسه هیدروسیکلون تعیین می-شود. سؤال مورد علاقه این است که تحت چه شرایطی می توان هسته هوا را متوقف کرد. با توجه به معادله (8) این امر را می توان با افزایش فشار در سرریز به دست آورد. لازم به ذکر است که در اینجا شرایط کار استاندارد در نظر گرفته نشده است.
Abstract
Air core formation has been investigated in hydrocyclones operated with clear water and a lucid suspension of glass balls. Hydrocyclones form a central air core which extends over the complete hydrocyclone length. Air is sucked in the core at the underflow discharge. The air core diameter can be determined balancing the positive pressure gradient and the centrifugal force in the rotational flow field. In dense flow separation (high feed solids content) the air core in the conical part of the hydrocyclone is suppressed. The hydrocyclone operates as it is air sealed because the solids are discharged trough the underflow as a rope. Then, air can be introduced to the hydrocyclone only on the feed side. In practice, feed suspension always contains more or less dissolved or dispersed air. Observations in a transparent hydrocyclone show that dissolved gas is released due to the pressure drop inside the hydrocyclone. The generated micro bubbles grow by coalescence and move in the centrifugal field toward the centre, where an air core is formed.
1. Introduction
Air is the often the neglected third phase of the 3-phase flow in the hydrocyclone. The air core at the center of the hydrocyclone is an unavoidable phenomenon in the rotational flow field which does not directly influence the classification process in the apparatus. However, this is different in new applications of the apparatus to flotation (Puget et al., 2004) and to separations in multi-phase systems involving vapors and gases (Madge et al., 2004) where the air core plays a more active role. Furthermore, the geometry and movement of the air core were identified as being sensitive indicators of the operational state of hydrocyclones (Neesse et al., 2004a,b,c). Therefore, in recent years studies on the air core in hydrocyclones have been the subject of intensive research. At present, the knowledge on air core behaviour is limited and based mostly on observations in transparent hydrocyclones (Ternovsky and Kutepov, 1994).
5. Conclusions
Geometry and movement of the air core are sensitive indicators of the operational state and can be used in hydrocyclone monitoring. The air core radius can be estimated based on the Navier–Stokes equations assuming the force equilibrium between pressure gradient and centrifugal force at the boundary liquid–gas. This physical consideration leads to Eq. (8) which indicates that the air core radius is primarily determined by the hydrocyclone geometry. Of practical interest is the question under which conditions the air core could be suppressed. According to Eq. (8) this can be obtained by increasing the pressure in the overflow. To note, the standard operating conditions are not taken in account here.
چکیده
1. مقدمه
2. جریان هوا از طریق هیدروسیکلون
3. تشکیل هسته هوا در جداسازی جریان رقیق
1.3. هسته هوای پایدار
2.3. آزمایش ها
4. تشکیل هسته هوا در جداسازی جریان متراکم
5. نتیجه گیری
Abstract
1. Introduction
2. Air flow through the hydrocyclone
3. Air core formation in separation of dilute flow
3.1. Stable air core
3.2. Experiments
4. Air core formation in dense flow separation
5. Conclusions
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه