RU2042436C1 - Hydraulic cyclone - Google Patents

Abstract

FIELD: natural resources. SUBSTANCE: hydraulic cyclone has an antiabrasive device made as L-shaped ribs 2 with plates 10 and mounted from the inner side of the housing perpendicular to the motion direction of the liquid flow. The distance between the ribs and plates makes up l=(1-4)h+b. The height of the ribs and plates is 0.1 of the radius of the hydraulic cyclone, where l the distance between the ribs and plates, h the height of the ribs and plates, b the width of the horizontal shelf of the ribs and plates. EFFECT: enhanced quality of cleaning the natural and waste water. 4 dwg

Description

Изобретение относится к очистке жидкостей и газов от взвешенных веществ и может быть использовано для очистки природных и сточных вод, а также в различных технологических процессах. The invention relates to the purification of liquids and gases from suspended solids and can be used for the purification of natural and waste waters, as well as in various technological processes.

Известен гидроциклон с теплоизолирующей рубашкой, снабженной датчиком температуры, соединенным с холодильным устройством регулятором расхода холодильного агента, а корпус и теплоизолирующая рубашка выполнены с выступами и впадинами, расположенными в шахматном порядке, при этом датчик температуры установлен между выступами корпуса. A hydrocyclone with a heat-insulating jacket, equipped with a temperature sensor, connected to a refrigeration device by a flow regulator of a refrigerant, is known, and the body and heat-insulating jacket are made with staggered and hollows arranged in a checkerboard pattern, while the temperature sensor is installed between the projections of the body.

Недостатком устройства являются большие затраты электроэнергии на очистку воды. The disadvantage of this device is the high cost of electricity for water treatment.

Известен гидроциклон, внутренняя стенка которого снабжена противоабразивным устройством в виде ребер. Known hydrocyclone, the inner wall of which is equipped with an anti-abrasive device in the form of ribs.

Недостатком известного гидроциклона является неоптимальный профиль ребер и соотношения их размеров, что не позволяет свести к минимуму гидравлические потери. A disadvantage of the known hydrocyclone is the non-optimal profile of the ribs and the ratio of their sizes, which does not allow minimizing hydraulic losses.

Цель предлагаемого изобретения повышение эффективности очистки. The purpose of the invention is to increase the cleaning efficiency.

Гидроциклон содержит корпус с патрубками подачи жидкости на очистку и отвода очищаемой жидкости и осадка, противоабразивное устройство в виде ребер, установленных с внутренней стороны корпуса преимущественно перпендикулярно направлению движения потока жидкости. Ребра выполнены Г-образными с пластинами между ними, а расстояние между ребрами и пластинами определено соотношением l (1-4) h + b, где l расстояние между ребрами и пластинами; h высота ребер и пластин; b ширина горизонтальной полки ребер и пластин, причем высота ребра и пластины не более 0,1 радиуса гидроциклона. The hydrocyclone contains a housing with fluid supply pipes for cleaning and removal of the cleaned fluid and sediment, an anti-abrasive device in the form of ribs mounted on the inside of the housing mainly perpendicular to the direction of fluid flow. The ribs are made L-shaped with plates between them, and the distance between the ribs and plates is determined by the relation l (1-4) h + b, where l is the distance between the ribs and plates; h the height of the ribs and plates; b the width of the horizontal flange of the ribs and plates, the height of the ribs and plates of not more than 0.1 of the radius of the hydrocyclone.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вертикальный разрез гидроциклона; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 приведены данные распределения средней скорости за ребрами, расположенными по течению потока при h=2 см; U_o 2,8 м/с; х расстояние от ребра по течению потока; U составляющая вектора скорости в направлении течения; v составляющая вектора скорости в направлении y; на фиг.4 данные распределения давления по дну между ребрами при U_o= 2,3 м/с, где С_р (р-р_о)/(1/2 U_o ²); р местное статическое давление; р_о статическое давление в базовой точке отсчета; U_o скорость набегающего потока; х расстояние, измеренное в направлении течения потока; С_р коэффициент давления.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a vertical section of a hydrocyclone; figure 2 section aa in figure 1; figure 3 shows the data of the distribution of the average speed behind the ribs located along the stream at h = 2 cm; U _o 2.8 m / s; x distance from the rib along the stream; U component of the velocity vector in the direction of flow; v component of the velocity vector in the y direction; figure 4 data of the distribution of pressure along the bottom between the ribs at U _o = 2.3 m / s, where C _p (r-p _o ) / (1/2 U _o ² ); p local static pressure; p _o static pressure at the reference point of reference; U _{o the} speed of the oncoming flow; x distance measured in the direction of flow; C _{p is} the pressure coefficient.

Гидроциклон состоит из полого корпуса 1, противоабразивного устройства, состоящего из Г-образных ребер 2, расположенных вертикально вдоль внутренней стороны корпуса и соединенных с двумя кольцами 4, закрепленных на двух крестовинах 5 с осью 6. Ребра 2 устанавливаются при соотношении размеров l (1-4) h+b, где l расстояние между ребрами, n высота ребер, b ширина горизонтальной полки ребра, причем высота ребра не более 0,1 радиуса гидроциклона. Устройство подвода загрязненного потока состоит из трубопровода (на чертеже не показан), установленного под углом 45^о, направляющих 7, которые образуют каналы 8. В верхней части в центре корпуса расположен трубопровод 9, а в нижней части установлена задвижка 3. Вертикально по высоте корпуса 1 расположены с соблюдением приведенных выше размеров кольцевые элементы в виде пластин 10, образующие кольца гидроциклона. Противоабразивное устройство в сборе опускается в корпус 1 и закрепляется (на чертеже не показано).The hydrocyclone consists of a hollow body 1, an anti-abrasive device, consisting of L-shaped ribs 2 located vertically along the inner side of the body and connected to two rings 4, mounted on two crosses 5 with an axis 6. The ribs 2 are installed at a ratio of sizes l (1- 4) h + b, where l is the distance between the ribs, n is the height of the ribs, b is the width of the horizontal flange of the rib, and the height of the rib is not more than 0.1 of the radius of the hydrocyclone. The contaminated flow inlet device consists of a conduit (not shown) installed at an angle of ^about 45, the guide 7 which define channels 8. The top of the housing is located in the center line 9, and the lower part 3. The vertically mounted valve body height 1 are located in compliance with the above dimensions, the annular elements in the form of plates 10, forming rings of a hydrocyclone. The anti-abrasive device assembly is lowered into the housing 1 and secured (not shown in the drawing).

Гидроциклон работает следующим образом. Загрязненный поток поступает вдоль направляющей 7 по каналам 8, приобретает вращательное движение и попадает в корпус 1. Поток движется преимущественно перпендикулярно к ребрам 2, поддерживая на внутренней стенке защитный слой, состоящий в основном из частиц этого же потока (см. фиг.2), при этом основной поток скользит около ребер 2 и элементов 10, где образуется зона нулевых скоростей (разделительная линия), что предотвращает износ корпуса 1. Отсепарированные частицы потока опускаются на дно гидроциклона и через задвижку 3 удаляются. Затем их взвешивают и определяют степень загрязнения воды, а очищенный поток выводится через трубопровод 9. The hydrocyclone works as follows. The contaminated stream enters along the guide 7 through the channels 8, acquires a rotational movement and enters the housing 1. The stream moves mainly perpendicular to the ribs 2, maintaining a protective layer on the inner wall, consisting mainly of particles of the same stream (see figure 2), while the main flow slides near the ribs 2 and elements 10, where a zone of zero speeds (dividing line) is formed, which prevents wear of the housing 1. The separated particles of the flow are lowered to the bottom of the hydrocyclone and removed through the valve 3. Then they are weighed and the degree of water pollution is determined, and the purified stream is discharged through the pipeline 9.

Преимущества предлагаемого гидроциклона заключаются в увеличении срока службы до 5 лет без замены противоабразивного устройства, при этом повышается эффективность очистки потока, а также упрощается замена противоабразивного устройства после истечения срока эксплуатации. В соответствии с эпюрами скоростей, изображенными на фиг.3, существует разделительная линия тока между прямым и обратными течениями, причем в области отрыва обратное течение достигает значительной высоты над поверхностью дна и занимает почти всю длину отрывной области. Средняя скорость обратного течения значительно меньше скорости течения основного потока. Из фиг.3 следует, что интенсивность турбулентности и напряжение трения возрастают по течению потока в слое над разделительной линией тока, достигая своего максимума при x/h ≈ 7,5. Из фиг.4 следует, что во всех случаях, кроме самого малого ребра, давление между ребрами вначале падает, затем возрастает, причем максимум давления находится перед следующей стенкой. The advantages of the proposed hydrocyclone are to increase the service life up to 5 years without replacing the anti-abrasive device, while the flow cleaning efficiency is increased, and the replacement of the anti-abrasive device after the expiration of the service life is also simplified. In accordance with the velocity plots shown in FIG. 3, there is a dividing streamline between the forward and reverse flows, and in the separation region, the reverse flow reaches a significant height above the bottom surface and occupies almost the entire length of the separation region. The average velocity of the reverse flow is much lower than the velocity of the main stream. From figure 3 it follows that the intensity of turbulence and the friction stress increase with the flow of the stream in the layer above the dividing current line, reaching its maximum at x / h ≈ 7.5. From figure 4 it follows that in all cases, except for the smallest ribs, the pressure between the ribs initially decreases, then increases, and the maximum pressure is in front of the next wall.

Отношение высоты ребра к радиусу гидроциклона не более 0,1 обеспечивает незначительное уменьшение объема гидроциклона и снижение гидравлических потерь. The ratio of the height of the ribs to the radius of the hydrocyclone of not more than 0.1 provides a slight decrease in the volume of the hydrocyclone and a decrease in hydraulic losses.

Claims (1)

ГИДРОЦИКЛОН, включающий корпус с патрубками подачи жидкости на очистку и отвода очищаемой жидкости и осадка, противоабразивное устройство в виде ребер, установленных с внутренней стороны корпуса преимущественно перпендикулярно направлению движения потока жидкости, отличающийся тем, что ребра выполнены Г-образными и с пластинами между ними, а расстояние между ребрами и пластинами определено соотношением размеров
l (1 4) h + b,
где l расстояние между ребрами и пластинами;
h высота ребер и пластин;
b ширина горизонтальной полки ребер и пластин, причем высота ребер и пластин не более 0,1 радиуса гидроциклона.A HYDROCYCLONE, comprising a housing with fluid supply nozzles for cleaning and removal of the fluid to be cleaned and sediment, an anti-abrasive device in the form of ribs mounted on the inside of the housing mainly perpendicular to the direction of fluid flow, characterized in that the ribs are made L-shaped and with plates between them, and the distance between the ribs and plates is determined by the ratio of sizes
l (1 4) h + b,
where l is the distance between the ribs and plates;
h the height of the ribs and plates;
b the width of the horizontal shelf of the ribs and plates, and the height of the ribs and plates of not more than 0.1 radius of the hydrocyclone.

Images