Επισκόπηση των κυκλώνων διασποράς για φούρνους ξήρανσης

Επί του παρόντος, οι διαχωριστές κυκλώνων χρησιμοποιούνται ευρέως σε συστήματα ξήρανσης συναγωγής στην αγορά εξοπλισμού ξήρανσης, χρησιμεύοντας ως σημαντικό κομμάτι εξοπλισμού για το διαχωρισμό σωματιδίων από αέρια. Οι διαχωριστές κυκλώνων έχουν απλή δομή και είναι εύκολο να κατασκευαστούν. Με τον κατάλληλο σχεδιασμό και την κατασκευή, μπορεί να επιτευχθεί υψηλή απόδοση διαχωρισμού. Μπορούν να διαχωρίσουν απευθείας αέρια με υψηλή περιεκτικότητα σε σκόνη και η απώλεια πίεσης είναι σχετικά μικρή. Δεν έχουν κινούμενα μέρη, με αποτέλεσμα να είναι ανθεκτικά. Εκτός από τη φθορά στο εσωτερικό τοίχωμα του διαχωριστή κυκλώνα που προκαλείται από λειαντικά υλικά ή την πρόσφυση λεπτής σκόνης, δεν υπάρχουν άλλα μειονεκτήματα.
Υπό κανονικές συνθήκες, θεωρητικά, ένας διαχωριστής κυκλώνων μπορεί να συλλάβει σωματίδια μεγαλύτερα από 5 μm, με απόδοση διαχωρισμού άνω του 90%. Ωστόσο, στις πραγματικές λειτουργίες παραγωγής, η απόδοση διαχωρισμού συχνά μειώνεται λόγω κακής κατασκευής, ακατάλληλης εγκατάστασης και χρήσης ή ατελούς λειτουργίας και διαχείρισης. Συνήθως είναι μόνο 50% έως 80%, μερικές φορές ακόμη χαμηλότερη.
Ένας διαχωριστής κυκλώνων ονομάζεται επίσης φυγόκεντρος διαχωριστής. Χρησιμοποιεί τη φυγόκεντρη δύναμη που δημιουργείται όταν ένα ρεύμα αερίου που περιέχει λεπτή σκόνη περιστρέφεται για να διαχωρίσει τη λεπτή σκόνη από το αέριο.
Αυστηρά μιλώντας, οι συνθήκες ροής του αερίου στον διαχωριστή κυκλώνων είναι αρκετά περίπλοκες. Λόγω της συσσωμάτωσης και της διασποράς της λεπτής σκόνης, της επίδρασης ανάκαμψης του τοιχώματος διαχωριστή στη λεπτή σκόνη και της τριβής μεταξύ των σωματιδίων, ο μηχανισμός διαχωρισμού είναι πολύ περίπλοκος και η θεωρητική έρευνα δεν έχει σταματήσει ποτέ.
Αφού το ρεύμα αερίου που περιέχει λεπτή σκόνη εισέλθει στον διαχωριστή κυκλώνων, περιστρέφεται κατά μήκος του εσωτερικού τοιχώματος ενώ κατεβαίνει. Καθώς φθάνει στο κωνικό τμήμα, η ακτίνα περιστροφής μειώνεται και σύμφωνα με το νόμο της διατήρησης της ορμής, η ταχύτητα περιστροφής σταδιακά αυξάνεται και τα σωματίδια στο ρεύμα αερίου υπόκεινται σε μεγαλύτερη φυγόκεντρη δύναμη. Επειδή η ταχύτητα διαχωρισμού που δημιουργείται από τη φυγόκεντρο δύναμη είναι εκατοντάδες ή και χιλιάδες φορές μεγαλύτερη από την ταχύτητα καθίζησης υπό τη βαρύτητα, η λεπτή σκόνη διαχωρίζεται από το περιστρεφόμενο ρεύμα αερίου και πέφτει κατά μήκος του τοιχώματος του διαχωριστή κυκλώνα. Η ροή του αερίου αρχίζει να αντιστρέφεται κοντά στο κάτω μέρος του κωνικού τμήματος, σταδιακά περιστρέφεται προς τα πάνω στο κεντρικό τμήμα και τελικά εκκενώνεται από τον σωλήνα ανύψωσης.
Όσο μικρότερη είναι η διάμετρος του διαχωριστή κυκλώνα, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα εισόδου και όσο περισσότερες περιστροφές, τόσο μικρότερο είναι το μέγεθος των διαχωρισμένων σωματιδίων. Για τους διαχωριστές κυκλώνων του πραγματικού-κόσμου, λόγω διαταραχών ροής αέρα, τριβής με τον τοίχο, ανομοιόμορφης κατανομής σωματιδίων, σωματιδίων-επιδράσεων ανάκαμψης τοιχώματος και της επίδρασης του σχήματος σωματιδίων, το κρίσιμο μέγεθος σωματιδίων του διαχωριστή δεν είναι πολύ ακριβές και ορισμένα λεπτά σωματίδια θα αναμειχθούν στο διαχωρισμένο υλικό.
Η πτώση πίεσης ενός διαχωριστή κυκλώνα είναι επίσης ένας σημαντικός δείκτης απόδοσης, συνήθως ανάλογος του τετραγώνου της ταχύτητας εισόδου του αερίου, ο οποίος μπορεί να εκφραστεί με τον ακόλουθο τύπο:
Η απόδοση διαχωρισμού ενός διαχωριστή κυκλώνα είναι ένας πολύ σημαντικός τεχνικός δείκτης. Τα σωματίδια στο αέριο λεπτής σκόνης αποτελούνται συνήθως από σωματίδια διαφόρων μεγεθών. Στην τεχνολογία διαχωρισμού, η διασπορά χρησιμοποιείται συχνά για να αντικατοπτρίζει την κατανομή μεγέθους σωματιδίων. Η ικανότητα διασποράς είναι το ποσοστό μάζας διαφόρων μεγεθών σωματιδίων στη λεπτή σκόνη.
Η πρακτική έχει δείξει ότι η απόδοση διαχωρισμού δεν σχετίζεται μόνο με τη δομή και τις συνθήκες λειτουργίας του διαχωριστή, αλλά επίσης ποικίλλει ανάλογα με την κατανομή μεγέθους σωματιδίων. Για τον ίδιο εξοπλισμό υπό παρόμοιες συνθήκες λειτουργίας, διαφορετικές κατανομές μεγέθους σωματιδίων έχουν ως αποτέλεσμα διαφορετικές συνολικές αποδόσεις. Επομένως, στην τεχνολογία διαχωρισμού, η κατανομή μεγέθους σωματιδίων χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της απόδοσης διαχωρισμού του διαχωριστή, που είναι η απόδοση ταξινόμησης. Αυτό αντιπροσωπεύει την απόδοση διαχωρισμού του διαχωριστή για ένα συγκεκριμένο εύρος μεγέθους σωματιδίων σκόνης.
Όταν έχουμε να κάνουμε με μεγάλο όγκο υλικού, η χρήση ενός μόνο διαχωριστή κυκλώνα υπερβολικού μεγέθους τείνει να μειώνει την απόδοση. Διάφοροι διαχωριστές κυκλώνων μικρής-διαμέτρου μπορούν να συνδεθούν παράλληλα για να σχηματίσουν μια ομάδα διαχωριστή κυκλώνων. Η μείωση της διαμέτρου του διαχωριστή κυκλώνα θα αυξήσει τη φυγόκεντρο δύναμη και την ταχύτητα καθίζησης σωματιδίων.