RU223013U1 - Hydrocyclone - Google Patents

Hydrocyclone Download PDF

Info

Publication number
RU223013U1
RU223013U1 RU2023130133U RU2023130133U RU223013U1 RU 223013 U1 RU223013 U1 RU 223013U1 RU 2023130133 U RU2023130133 U RU 2023130133U RU 2023130133 U RU2023130133 U RU 2023130133U RU 223013 U1 RU223013 U1 RU 223013U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cylindrical
conical body
solid phase
diameter
drain pipe
Prior art date
Application number
RU2023130133U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Георгиевич Лагуткин
Александр Николаевич Шуляк
Буфарес Льяс Мохамедович Мазари
Иван Юрьевич Голованов
Original Assignee
Михаил Георгиевич Лагуткин
Александр Николаевич Шуляк
Буфарес Льяс Мохамедович Мазари
Иван Юрьевич Голованов
Filing date
Publication date
Application filed by Михаил Георгиевич Лагуткин, Александр Николаевич Шуляк, Буфарес Льяс Мохамедович Мазари, Иван Юрьевич Голованов filed Critical Михаил Георгиевич Лагуткин
Application granted granted Critical
Publication of RU223013U1 publication Critical patent/RU223013U1/en

Links

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для разделения суспензий, а именно к гидроциклонам, и может использоваться в химической, нефтехимической, пищевой промышленности, а также в других отраслях промышленности. В гидроциклоне, включающем цилиндроконический корпус, крышку, тангенциально расположенный цилиндроконическому корпусу входной патрубок, коаксиально расположенный в крышке верхний сливной патрубок, коаксиально расположенный в нижней части цилиндроконического корпуса нижний сливной патрубок, диаметр верхнего сливного патрубка dв составляет 0,41 от диаметра цилиндрической части цилиндроконического корпуса D, диаметр входного патрубка dвх определяется из уравнения , где Св - заданная концентрация твердой фазы в осветлённом продукте, кг твёрдого на кг жидкости; Сисх - концентрация исходной суспензии, кг твёрдого на кг жидкости; α - угол конусности конической части цилиндроконического корпуса, градусы; ρт - плотность твердой фазы, кг/м3; ρж - плотность жидкости, кг/м3; d50 - средний размер частиц твёрдой фазы, м; νс - кинематическая вязкость исходной суспензии, м2/с; ρс - плотность исходной суспензии, кг/м3. Технический результат: обеспечение минимальных энергетических затрат для достижения заданной концентрации твёрдой фазы в осветлённом продукте. 2 ил. The utility model relates to devices for separating suspensions, namely hydrocyclones, and can be used in the chemical, petrochemical, food industries, as well as in other industries. In a hydrocyclone, including a cylindrical-conical body, a cover, an inlet pipe located tangentially to the cylindrical-conical body, an upper drain pipe coaxially located in the cover, a lower drain pipe coaxially located in the lower part of the cylindrical-conical body, the diameter of the upper drain pipe dв is 0.41 of the diameter of the cylindrical part of the cylindrical body D, the diameter of the inlet pipe din is determined from the equation , where Sv is the specified concentration of the solid phase in the clarified product, kg of solid per kg of liquid; Ссх - concentration of the initial suspension, kg of solid per kg of liquid; α is the taper angle of the conical part of the cylindrical-conical body, degrees; ρт - density of the solid phase, kg/m 3 ; ρl - liquid density, kg/ m3 ; d50 - average particle size of the solid phase, m; νс - kinematic viscosity of the initial suspension, m 2 /s; ρс - density of the initial suspension, kg/m 3 . Technical result: ensuring minimal energy costs to achieve a given concentration of the solid phase in the clarified product. 2 ill.

Description

×Полезная модель относится к устройствам для разделения суспензий, а именно к гидроциклонам, и может использоваться в химической, нефтехимической, пищевой промышленности, а также в других отраслях промышленности.×The utility model relates to devices for separating suspensions, namely hydrocyclones, and can be used in the chemical, petrochemical, food industries, as well as in other industries.

Известен гидроциклон, включающий цилиндроконический корпус, крышку, тангенциально расположенный цилиндроконическому корпусу входной патрубок, коаксиально расположенный в крышке верхний сливной патрубок, коаксиально расположенный в нижней части цилиндроконического корпуса нижний сливной патрубок, диаметр верхнего сливного патрубка составляет 0,41 от диаметра цилиндрической части цилиндроконического корпуса (М.Г. Лагуткин, Е.Ю. Баранова, А.Н. Шуляк, А.В. Старостин. Влияние геометрических параметров гидроциклона на гидравлическое сопротивление и эффективность процесса разделения суспензии // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2021. № 10. стр.4).A hydrocyclone is known, including a cylindrical-conical body, a lid, an inlet pipe located tangentially to the cylindrical-conical body, an upper drain pipe coaxially located in the lid, a lower drain pipe coaxially located in the lower part of the cylindrical-conical body, the diameter of the upper drain pipe is 0.41 of the diameter of the cylindrical part of the cylindrical body ( M. G. Lagutkin, E. Yu. Baranova, A. N. Shulyak, A. V. Starostin, “The influence of the geometric parameters of the hydrocyclone on the hydraulic resistance and efficiency of the suspension separation process,” Chemical and Oil and Gas Engineering, 2021, No. 10, p. 4).

Недостатком известного гидроциклона является то, что не даётся обоснование диаметров входного патрубка, при котором будут обеспечиваться минимальные энергетические затраты для обеспечения заданной концентрации твёрдой фазы в осветлённом продукте.The disadvantage of the known hydrocyclone is that there is no justification for the diameters of the inlet pipe, which will ensure minimal energy costs to ensure a given concentration of the solid phase in the clarified product.

Целью полезной модели является обоснование выбора диаметра входного патрубка dвх, при котором будут обеспечиваться минимальные энергетические затраты для обеспечения заданной концентрации твёрдой фазы в осветлённом продукте.The purpose of the useful model is to justify the choice of the inlet pipe diameter din, which will ensure minimal energy costs to ensure a given concentration of the solid phase in the clarified product.

Указанная цель достигается тем, что в известном гидроциклоне, включающем цилиндроконический корпус, крышку, тангенциально расположенный цилиндроконическому корпусу входной патрубок, коаксиально расположенный в крышке верхний сливной патрубок, коаксиально расположенный в нижней части цилиндроконического корпуса нижний сливной патрубок, диаметр верхнего сливного патрубка dв составляет 0,41 от диаметра цилиндрической части цилиндроконического корпуса D, диаметр входного патрубка dвх определяется из уравненияThis goal is achieved by the fact that in the known hydrocyclone, including a cylindrical-conical body, a cover, an inlet pipe located tangentially to the cylindrical-conical body, an upper drain pipe coaxially located in the lid, a lower drain pipe coaxially located in the lower part of the cylindrical-conical body, the diameter of the upper drain pipe dв is 0. 41 from the diameter of the cylindrical part of the cylindrical-conical body D, the diameter of the inlet pipe din is determined from the equation

, ,

где Св - заданная концентрация твёрдой фазы в осветлённом продукте, кг твёрдого на кг жидкости;where St is the specified concentration of the solid phase in the clarified product, kg of solid per kg of liquid;

Сисх - концентрация исходной суспензии, кг твёрдого на кг жидкости;Ссх - concentration of the initial suspension, kg of solid per kg of liquid;

α - угол конусности конической части цилиндроконического корпуса, градусы;α is the taper angle of the conical part of the cylindrical-conical body, degrees;

ρт - плотность твёрдой фазы, кг/м3;ρт - density of the solid phase, kg/ m3 ;

ρж - плотность жидкости, кг/м3;ρl - liquid density, kg/ m3 ;

d50 - средний размер частиц твёрдой фазы, м;d50 - average particle size of the solid phase, m;

νс - кинематическая вязкость исходной суспензии, м2/с;νс - kinematic viscosity of the initial suspension, m 2 /s;

ρс - плотность исходной суспензии, кг/м3.ρс - density of the initial suspension, kg/m 3 .

На фиг. 1 представлен общий вид гидроциклона; In fig. 1 shows a general view of the hydrocyclone;

на фиг. 2 разрез А-А фиг. 1.in fig. 2 section A-A Fig. 1.

Гидроциклон включает цилиндроконический корпус 1, крышку 2, тангенциально расположенный цилиндроконическому корпусу входной патрубок 3, коаксиально расположенный в крышке 2 верхний сливной патрубок 4, коаксиально расположенный в нижней части цилиндроконического корпуса 1 нижний сливной патрубок 5.The hydrocyclone includes a cylindrical-conical body 1, a cover 2, an inlet pipe 3 located tangentially to the cylindrical-conical body, an upper drain pipe 4 coaxially located in the cover 2, a lower drain pipe 5 coaxially located in the lower part of the cylindrical-conical body 1.

Гидроциклон работает следующим образом. A hydrocyclone works as follows.

Разделяемая суспензия по входному патрубку 3 поступает в цилиндрическую часть цилиндроконического корпуса 1 и закручивается, движется по спирали вниз к нижнему сливному патрубку 5. Вследствие стеснённости выхода потока через нижний сливной патрубок 5 в центральной зоне цилиндроконического корпуса 1 образуется восходящий поток, который выходит через верхний сливной патрубок 4. Из-за разрыва сплошности пока вдоль оси цилиндроконического корпуса 1 формируется воздушный столб. Крупные твёрдые частицы под действием центробежной силы инерции, центростремительных силы Архимеда и силы сопротивления потока, действующих в радиальном направлении, движутся к стенке цилиндроконического корпуса 1 и выводятся через нижний сливной патрубок 5 (сгущённый продукт), а мелкие твёрдые частицы с диаметром меньше граничного зерна разделения dгр движутся к оси цилиндроконического корпуса 1 и выводятся через верхний сливной патрубок 4 (осветленный продукт).The separated suspension through the inlet pipe 3 enters the cylindrical part of the cylindrical-conical body 1 and twists, moves in a spiral down to the lower drain pipe 5. Due to the tightness of the flow outlet through the lower drain pipe 5, an upward flow is formed in the central zone of the cylindrical-conical body 1, which exits through the upper drain pipe 4. Due to the discontinuity of continuity, an air column is formed along the axis of the cylindrical-conical body 1. Large solid particles, under the influence of the centrifugal force of inertia, the centripetal force of Archimedes and the flow resistance force acting in the radial direction, move towards the wall of the cylindrical-conical body 1 and are discharged through the lower drain pipe 5 (thickened product), and small solid particles with a diameter less than the boundary grain of separation dgr move towards the axis of the cylindrical-conical body 1 and are discharged through the upper drain pipe 4 (clarified product).

В книге (Терновский И.Г., Кутепов А.М. Гидроциклонирование. - М: Наука, 1994. 350 С., стр. 138, ф-лы 4.32 - 4.34) представлены зависимости для расчёта концентрация твёрдой фазы в осветлённом продукте Св. Из известных зависимостей было получено уравнение для расчёта давления во входном патрубке 3 гидроциклона Рвх, при котором будет обеспечиваться заданная концентрация твёрдой фазы в осветлённом продукте Св:The book (Ternovsky I.G., Kutepov A.M. Hydrocyclonation. - M: Nauka, 1994. 350 S., p. 138, formulas 4.32 - 4.34) presents dependencies for calculating the concentration of the solid phase in the clarified product St. From the known dependencies, an equation was obtained for calculating the pressure in the inlet pipe 3 of the hydrocyclone Рвх, at which the specified concentration of the solid phase in the clarified product Сw will be ensured:

. .

Чем меньше давление во входном патрубке 3 гидроциклона Рвх, тем меньше энергетические затраты для обеспечения заданной концентрации твёрдой фазы в осветлённом продукте Св, которые определяются как произведение давления во входном патрубке 3 гидроциклона Рвх на объёмную производительность по исходной суспензии. Гидроциклоны устойчиво работают при давлении во входном патрубке 3 гидроциклона Рвх не ниже 25000 Па. Исходя из этого получено уравнение для расчёта диаметра входного патрубка dвх, при котором будут обеспечиваться минимальные энергетические затраты для обеспечения заданной концентрации твёрдой фазы в осветлённом продукте.The lower the pressure in the inlet pipe 3 of the hydrocyclone Рвх, the lower the energy costs to ensure a given concentration of the solid phase in the clarified product Sv, which are defined as the product of the pressure in the inlet pipe 3 of the hydrocyclone Рвх and the volumetric productivity of the initial suspension. Hydrocyclones operate stably at a pressure in the inlet pipe 3 of the hydrocyclone Рвх not lower than 25000 Pa. Based on this, an equation was obtained for calculating the diameter of the inlet pipe din, which will ensure the minimum energy costs to ensure a given concentration of the solid phase in the clarified product.

Диаметр входного патрубка может быть найден в системе Mathcad, используя команды Given и Find. The inlet diameter can be found in Mathcad using the Given and Find commands.

Рассмотрим конкретный пример. Let's look at a specific example.

Имеется гидроциклон с диаметром цилиндрической части цилиндроконического корпуса D=50мм=0,05м; углом конусности конической части цилиндроконического корпуса α=15°. Диаметр верхнего сливного патрубка равен 0,41×D=20,5 мм. Концентрация исходной суспензии, Сисх=0,041 кг твёрдого на кг жидкости. Плотность твёрдой фазы ρт=2650 кг/м3, плотность жидкости ρж=1000 кг/м3. Средний размер частиц твёрдой фазы d50=20×10-6 м. Кинематическая вязкость исходной суспензии νс=1,013×10-6 м2/с. Плотность исходной суспензии, с учетом плотности твёрдой фазы, жидкости и концентрации исходной суспензии, составит ρс=1025 кг/м3. Из приведённого уравнения в системе Mathcad, используя команды Given и Find, был определён диаметр входного патрубка dвх=7,15 мм, при котором будут обеспечиваться минимальные энергетические затраты для достижения заданной концентрации твёрдой фазы в осветлённом продукте.There is a hydrocyclone with a diameter of the cylindrical part of the cylindrical-conical body D=50mm=0.05m; the taper angle of the conical part of the cylindrical-conical body is α=15°. The diameter of the upper drain pipe is 0.41×D=20.5 mm. Concentration of the initial suspension, Cis = 0.041 kg of solid per kg of liquid. Solid phase density ρt=2650 kg/ m3 , liquid density ρl=1000 kg/ m3 . The average particle size of the solid phase is d50=20×10 -6 m. Kinematic viscosity of the initial suspension νс=1.013×10 -6 m 2 /s. The density of the initial suspension, taking into account the density of the solid phase, liquid and concentration of the initial suspension, will be ρс = 1025 kg/m 3 . From the above equation in the Mathcad system, using the Given and Find commands, the diameter of the inlet pipe din = 7.15 mm was determined, at which the minimum energy costs will be ensured to achieve the given concentration of the solid phase in the clarified product.

Выполнение гидроциклона с диаметром верхнего сливного патрубка 3 с диаметром, составляющим 0,41 от диаметра цилиндрической части цилиндроконического корпуса D и диаметром входного патрубка dвх патрубка, который определяется из уравненияExecution of a hydrocyclone with a diameter of the upper drain pipe 3 with a diameter of 0.41 of the diameter of the cylindrical part of the cylindrical-conical body D and the diameter of the inlet pipe din of the pipe, which is determined from the equation

что позволит обеспечить минимальные энергетические затраты на проведение процесса разделения суспензий.which will ensure minimal energy costs for the suspension separation process.

Claims (10)

Гидроциклон, включающий цилиндроконический корпус, крышку, тангенциально расположенный цилиндроконическому корпусу входной патрубок, коаксиально расположенный в крышке верхний сливной патрубок, коаксиально расположенный в нижней части цилиндроконического корпуса нижний сливной патрубок, диаметр верхнего сливного патрубка dв составляет 0,41 от диаметра цилиндрической части цилиндроконического корпуса D, отличающийся тем, что диаметр входного патрубка dвх определяется из уравненияA hydrocyclone comprising a cylindrical-conical body, a cover, an inlet pipe located tangentially to the cylindrical-conical body, an upper drain pipe coaxially located in the lid, a lower drain pipe coaxially located in the lower part of the cylindrical-conical body, the diameter of the upper drain pipe dв is 0.41 of the diameter of the cylindrical part of the cylindrical body D , characterized in that the diameter of the inlet pipe din is determined from the equation где Св - заданная концентрация твердой фазы в осветленном продукте, кг твердого на кг жидкости;where Sv is the specified concentration of the solid phase in the clarified product, kg of solid per kg of liquid; Сисх - концентрация исходной суспензии, кг твердого на кг жидкости;Ссх - concentration of the initial suspension, kg of solid per kg of liquid; α - угол конусности конической части цилиндроконического корпуса, градусы;α is the taper angle of the conical part of the cylindrical-conical body, degrees; ρт - плотность твердой фазы, кг/м3;ρт - density of the solid phase, kg/m 3 ; ρж - плотность жидкости, кг/м3;ρl - liquid density, kg/ m3 ; d50 - средний размер частиц твердой фазы, м;d50 - average particle size of the solid phase, m; νc - кинематическая вязкость исходной суспензии, м2/с;νc - kinematic viscosity of the original suspension, m 2 /s; ρс - плотность исходной суспензии, кг/м3.ρс - density of the initial suspension, kg/m 3 .
RU2023130133U 2023-11-20 Hydrocyclone RU223013U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU223013U1 true RU223013U1 (en) 2024-01-26

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3533506A (en) * 1968-12-09 1970-10-13 Wayne F Carr Hydrocyclone
SU1530263A1 (en) * 1987-12-21 1989-12-23 Криворожский горнорудный институт Hydraulic cylinder
GB2260505B (en) * 1991-10-17 1995-03-08 Ahlstroem Oy A hydrocyclone
RU2465061C1 (en) * 2011-09-26 2012-10-27 Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственное Объединение "Тэн" Fine ore suspension size grading system hydrocyclone

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3533506A (en) * 1968-12-09 1970-10-13 Wayne F Carr Hydrocyclone
SU1530263A1 (en) * 1987-12-21 1989-12-23 Криворожский горнорудный институт Hydraulic cylinder
GB2260505B (en) * 1991-10-17 1995-03-08 Ahlstroem Oy A hydrocyclone
RU2465061C1 (en) * 2011-09-26 2012-10-27 Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственное Объединение "Тэн" Fine ore suspension size grading system hydrocyclone

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЛАГУТКИН М.Г. и др., Влияние геометрических параметров гидроциклона на гидравлическое сопротивление и эффективность процесса разделения суспензии, Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2021, N 10, с.3-6. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1540650A3 (en) Apparatus for separating solid and liquid
US9427689B2 (en) Uniflow centrifugal gas-liquid separator
CN105498987B (en) Three-phase separation cyclone separator
CN101983779B (en) Equidirectional drainage reverse taper type high-efficiency rotational flow separator
CN107596797B (en) Gas-liquid separator and gas-liquid separation method
CN2882798Y (en) Novel axial flow high effective hydraulic cyclone separator
CN103922497A (en) Three-stage pressure-reducing V-shaped hydraulic cyclone air floatation device
CN109290075B (en) Hydraulic cyclone separation device based on particle size selection
EP0022852A1 (en) Diverging vortex separator.
CN105031977A (en) Oil gas and water multi-phase separating system and application method thereof
RU223013U1 (en) Hydrocyclone
US20150005553A1 (en) Dual Riser Vortex Separation System
CN209109411U (en) A kind of ellipse continuous curve surface cone cyclone
CN101898175A (en) Cyclone separator with grooved wall surface
CN102716819B (en) Variable-section multiple-blade deflector type inner cone separator
JP2022068819A (en) Bar-shaped electrode basket array type three-stage deaeration dehydration device of pipe line network type
US10399022B2 (en) Apparatus for separating particulate solids
RU221354U1 (en) HYDROCYCLONE
CN113336290B (en) Multistage flow field embedded micro-cyclone air flotation device
CN111035995B (en) Gas-liquid-solid three-phase separator of slurry bed reactor
CN111039432B (en) Oil-water separation device convenient for integration of cyclone air floatation process
CN107199128A (en) A kind of lateral feed type cyclone
RU229655U1 (en) Vortex hydraulic separator
CN107234009A (en) A kind of axial admission type cyclone
RU182045U1 (en) HYDROCYCLONE-DAMPER