WO2010106203A1 - Method for separating and classifying particles suspended in a fluid - Google Patents

Method for separating and classifying particles suspended in a fluid Download PDF

Info

Publication number
WO2010106203A1
WO2010106203A1 PCT/ES2010/000106 ES2010000106W WO2010106203A1 WO 2010106203 A1 WO2010106203 A1 WO 2010106203A1 ES 2010000106 W ES2010000106 W ES 2010000106W WO 2010106203 A1 WO2010106203 A1 WO 2010106203A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
particles
vorticity
cylinders
fluid
periodic
Prior art date
Application number
PCT/ES2010/000106
Other languages
Spanish (es)
French (fr)
Inventor
Mª José MORENO LOPEZ
Urbano Sanchez Dominguez
Original Assignee
Universidad De Huelva
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universidad De Huelva filed Critical Universidad De Huelva
Publication of WO2010106203A1 publication Critical patent/WO2010106203A1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/04—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by utilising inertia
    • B01D45/08—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by utilising inertia by impingement against baffle separators

Definitions

  • the present invention is framed within the mechanics of fluids, in the technical sector of the separation and classification of suspended particles within a fluid.
  • Some methods usually used include the suppression of dust production, acceleration of particle sedimentation, ventilation [Dawson JR, J. Agricultural Eng. Res. 47, pp. 235-248, 1990] or the use of filters, electrostatic precipitators [Veenhuizen MA & Bundy DS, ASAE paper No. 904066, 1990] and cyclones [Frank TH, Wassen E., Yu Q., CD-Rom Proceedings of the 3rd International Conference on Multiphase Flow, paper No. 217, pp. 1-8, 1998; Ogawa A., Sugiyama K. & Nagasaki K., Filtech Conference, pp. 627-640, 1993].
  • the process of the present invention provides, in front of the known procedures, a new technique of separation and classification of particles suspended in a fluid by means of the use of a periodic vorticity field, having as advantages the classification of the separated particles according to their size or density, as well as flexibility before the different operating conditions and the different characteristics of the particles and the fluid; with the consequent economic saving and greater facilities of recovery and elimination of particles.
  • this provides a method of separating particles suspended in a fluid and classifying them by the application of a periodic field of induced vorticity in the fluid.
  • separation is achieved and, depending on the conditions of application thereof, the classification of the particles suspended in the fluid according to their inertia.
  • inertia must be understood as the property of the particles of not modifying their state of motion if it is not by the action of a force.
  • angular or turning speed refers to the angle described in the unit of time by any infinitesimal element of the fluid when rotating around the axis of a vortex.
  • vorticity refers to twice the angular velocity at which an infinitesimal fluid element rotates as a rigid solid around a point considered.
  • peripheral vorticity field refers to the region of space in which a certain value of the vorticity corresponds to each point, said value being repeated periodically in the horizontal and vertical directions.
  • Fig. 1 shows a schematic diagram of a system for separating particles suspended in a fluid, in which the periodic vorticity field is given by a periodic two-dimensional arrangement of the cylinders rotating in the same direction;
  • Fig. 3 shows a schematic diagram of the system for separating particles suspended in a fluid, in which the periodic vorticity field is given by a periodic two-dimensional arrangement of the cylinders rotating with alternating directions of rotation;
  • Fig. 5 shows a graphical representation of the average speed of sedimentation obtained by numerical simulation for Rankine vortex, against the terminal terminal velocity of fluid fall at rest, in the case of periodic cylinders rotating with alternating directions of rotation, according to Fig. 3, for an inertia of S t >5;
  • the application of the periodic vorticity field is generated by the action of a set of cylinders or cones, preferably arranged in such a way that they are parallel to each other horizontally repeated periodically both in the horizontal direction and in the vertical.
  • it is possible to generate said periodic vorticity field by the action of a set of parallel axis cylinders or cones with a certain inclination with respect to the horizontal and / or vertical plane, repeated periodically in both the horizontal and vertical directions.
  • the cylinders or cones are driven by motors, which rotate each of the cylinders or cones around its own axis creating a periodic vorticity field.
  • This dimensionless number represents the relationship between the time it takes for the particle to modify its velocity appreciably (viscous response time of the particles) and the characteristic time of variation of the conditions of the fluid medium surrounding the particle (characteristic residence time of the flow).
  • V t AD - ⁇ - (6)
  • a group of particles 10 are suspended within a fluid, and cylinders 11 have a periodic two-dimensional arrangement and all rotate in the same direction.
  • the width of both regions depends on the inertia of the particles. In this way, it is possible to separate the particles since they are all going to settle in the same position, but it is also possible to classify them because, according to their inertia, they will stop at different values of the abscissa that, optionally, can be determined previously by simulation numerical
  • the sedimentation of the particles is achieved at the border of the low flow vorticity strip and thereby its separation of the fluid.
  • each pair of adjacent cylinders rotate with alternating directions of rotation ( Figure 3).
  • Fig. 3 schematically shows the particles 10 suspended in the fluid and a periodic two-dimensional arrangement of the cylinders 11 rotating with alternating directions of rotation.
  • the sedimentation of the particles is achieved more quickly than in the case of keeping the fluid at rest ( Figure 5).
  • V t the sedimentation of the particles is accelerated.
  • the present invention is a.
  • EXAMPLE 1 Obtaining the diameter of the particles (d p ) that can be separated from the fluid by means of an installation of a periodic vorticity field depending on the radius of the vortices (R v ) or the angular velocity of the vortices ( ⁇ ).
  • an inertia of the particles was set, that is, a value of the number of Stokes and a terminal terminal velocity of falling particles in fluid in repose; both, previously obtained by numerical simulation.
  • d p the diameter of the particles that can be separated according to the radius of the vortices or cylinders (R v ) or depending on the angular or rotational speed of the vortices or cylinders ( ⁇ ) .
  • Equation (7) would provide the diameter of the particles d p .
  • Equation (7) would again provide the diameter of the particles d p .
  • EXAMPLE 2 Obtaining the radius (R v ) and the angular velocity ( ⁇ ) of the cylinders as a function of the diameter of the particles (d p ) by means of an installation of a periodic vorticity field.
  • Equation (1) the value of the vorticity field to be applied will be given by equation (1), that is to say twice the speed of rotation of the ⁇ cylinders.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for separating and classifying particles suspended in a fluid, by applying a periodic vorticity field. According to said method, the particles are separated and, depending on the specific conditions of application of the vorticity field, the particles are classified according to their inertia.

Description

PROCEDIMIENTO DE SEPARACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE PARTÍCULAS PROCEDURE FOR SEPARATION AND CLASSIFICATION OF PARTICLES
SUSPENDIDAS EN UN FLUIDOSUSPENDED IN A FLUID
La presente invención se enmarca dentro de Ia mecánica de fluidos, en el sector técnico de Ia separación y clasificación de partículas suspendidas en el seno de un fluido.The present invention is framed within the mechanics of fluids, in the technical sector of the separation and classification of suspended particles within a fluid.
Con aplicaciones tales como Ia limpieza de gases, Ia clasificación de partículas por tamaño, Ia eliminación de partículas de vertidos líquidos (por ejemplo, depuración de aguas residuales industriales), purificación de entornos de trabajo contaminados por partículas (por ejemplo, zonas de molienda, trituración, molturación, etc., en sectores tales como químicos, alimentarios o agrícolas), o Ia recuperación de partículas de carácter valioso (por ejemplo, pulido de metales preciosos).With applications such as the cleaning of gases, the classification of particles by size, the elimination of particles from liquid spills (for example, purification of industrial wastewater), purification of work environments contaminated by particles (for example, grinding areas, crushing, grinding, etc., in sectors such as chemical, food or agricultural), or the recovery of valuable particles (for example, polishing of precious metals).
ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIORSTATE OF THE PREVIOUS TECHNIQUE
La presencia de flujos multifásicos dispersos es muy común en el entorno medioambiental y en muchos procesos industriales. Por citar algunos ejemplos se podría mencionar Ia minería, el polvo resultante de Ia erosión, los residuos de las combustiones, procesos de Ingeniería Química, etc. Por tanto los procesos de separación de partículas de un fluido y su clasificación constituyen en Ia actualidad un importante campo de investigación [Frank T. H., Wassen E., Yu Q. & Schneider J., Proceedings of the 3rd ASME/JSME Joint Fluids Engineering Conferences, 1999] y de aplicación.The presence of dispersed multiphase flows is very common in the environmental environment and in many industrial processes. To cite some examples, mention could be made of mining, dust resulting from erosion, waste from combustion, chemical engineering processes, etc. Therefore separation processes of a fluid particle and their classification are at the present time an important field of research [Frank TH, E. Wassen, Yu Q & Schneider J., Proceedings of the 3 rd ASME / JSME Joint Fluids Engineering Conferences, 1999] and application.
Algunos métodos usualmente utilizados incluyen Ia supresión de Ia producción de polvo, aceleración de Ia sedimentación de partículas, ventilación [Dawson J. R., J. Agricultural Eng. Res. 47, pp. 235-248, 1990] o bien el empleo de filtros, precipitadores electrostáticos [Veenhuizen M. A. & Bundy D. S., ASAE paper n° 904066, 1990] y ciclones [Frank T. H., Wassen E., Yu Q., CD-Rom Proceedings of the 3rd International Conference on Multiphase Flow, paper n° 217, pp.1-8, 1998; Ogawa A., Sugiyama K. & Nagasaki K., Filtech Conference, pp. 627-640, 1993].Some methods usually used include the suppression of dust production, acceleration of particle sedimentation, ventilation [Dawson JR, J. Agricultural Eng. Res. 47, pp. 235-248, 1990] or the use of filters, electrostatic precipitators [Veenhuizen MA & Bundy DS, ASAE paper No. 904066, 1990] and cyclones [Frank TH, Wassen E., Yu Q., CD-Rom Proceedings of the 3rd International Conference on Multiphase Flow, paper No. 217, pp. 1-8, 1998; Ogawa A., Sugiyama K. & Nagasaki K., Filtech Conference, pp. 627-640, 1993].
Estos métodos existentes de separación de partículas son útiles en situaciones muy particulares y específicas, disminuyendo su rendimiento ante pequeñas desviaciones de su situación de rendimiento óptimo y además no resulta fácil Ia clasificación de las partículas separadas según su tamaño o densidad. Por ello sería deseable el desarrollo de una tecnología flexible anteThese existing methods of particle separation are useful in very specific and specific situations, reducing their performance in the face of small deviations from their optimum performance situation and also the classification of the separated particles according to their size or density is not easy. Therefore, it would be desirable to develop flexible technology in the face of
Ia variación de las condiciones de funcionamiento y que además permitiera Ia clasificación de partículas de diferentes características suspendidas en diferentes fluidos.The variation of the operating conditions and also allowing the classification of particles of different characteristics suspended in different fluids.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION
El proceso de Ia presente invención aporta, frente a los procedimientos conocidos, una nueva técnica de separación y clasificación de partículas suspendidas en un fluido mediante el empleo de un campo de vorticidad periódico, teniendo como ventajas Ia clasificación de las partículas separadas según su tamaño o densidad, así como Ia flexibilidad ante las distintas condiciones de funcionamiento y ante las diferentes características de las partículas y del fluido; con el consiguiente ahorro económico y mayores facilidades de recuperación y eliminación de partículas.The process of the present invention provides, in front of the known procedures, a new technique of separation and classification of particles suspended in a fluid by means of the use of a periodic vorticity field, having as advantages the classification of the separated particles according to their size or density, as well as flexibility before the different operating conditions and the different characteristics of the particles and the fluid; with the consequent economic saving and greater facilities of recovery and elimination of particles.
De acuerdo con un primer aspecto de Ia presente invención, ésta proporciona un procedimiento de separación de partículas suspendidas en un fluido y de clasificación de las mismas por Ia aplicación de un campo de vorticidad periódico inducido en el fluido. De este modo, con Ia aplicación del campo de vorticidad periódico en el fluido, se consigue Ia separación y, en función de las condiciones de aplicación del mismo, Ia clasificación de las partículas suspendidas en el fluido en función de su inercia.In accordance with a first aspect of the present invention, this provides a method of separating particles suspended in a fluid and classifying them by the application of a periodic field of induced vorticity in the fluid. Thus, with the application of the periodic vorticity field in the fluid, separation is achieved and, depending on the conditions of application thereof, the classification of the particles suspended in the fluid according to their inertia.
De acuerdo con otro aspecto de Ia invención, se proporciona el uso de un campo de vorticidad periódico inducido en un fluido en Ia limpieza de gases, Ia clasificación de partículas por tamaño, Ia eliminación de partículas de vertidos líquidos, purificación de entornos de trabajo contaminados por partículas o en Ia recuperación de partículas de carácter valioso.In accordance with another aspect of the invention, the use of a field of periodic vorticity induced in a fluid in the cleaning of gases, the classification of particles by size, the elimination of particles from liquid spills, purification of work environments contaminated by particles or in the recovery of particles of a valuable nature.
En el contexto de Ia presente invención, el término "inercia" debe ser entendido como Ia propiedad de las partículas de no modificar su estado de movimiento si no es por Ia acción de una fuerza.In the context of the present invention, the term "inertia" must be understood as the property of the particles of not modifying their state of motion if it is not by the action of a force.
El término "velocidad angular o de giro" hace referencia al ángulo descrito en Ia unidad de tiempo por cualquier elemento infinitesimal del fluido al girar alrededor del eje de un vórtice.The term "angular or turning speed" refers to the angle described in the unit of time by any infinitesimal element of the fluid when rotating around the axis of a vortex.
El término "vorticidad" hace referencia al doble de Ia velocidad angular a Ia que un elemento infinitesimal de fluido gira como sólido rígido alrededor de un punto considerado.The term "vorticity" refers to twice the angular velocity at which an infinitesimal fluid element rotates as a rigid solid around a point considered.
El término "campo de vorticidad periódico" hace referencia a Ia región del espacio en Ia que a cada punto Ie corresponde un determinado valor de Ia vorticidad, repitiéndose dicho valor de modo periódico en las direcciones horizontal y vertical.The term "periodic vorticity field" refers to the region of space in which a certain value of the vorticity corresponds to each point, said value being repeated periodically in the horizontal and vertical directions.
De modo que, se entiende que es equivalente separar o clasificar las partículas en función de su inercia que hacerlo en función de su tamaño o su densidad, puesto que:So, it is understood that it is equivalent to separate or classify the particles according to their inertia than to do it according to their size or density, since:
• para partículas de un tamaño dado, mientras mayor sea su densidad mayor es su tendencia a continuar en su estado de movimiento, es decir, mayor es su inercia; • para partículas con una densidad determinada, mientras mayor es su tamaño mayor es su inercia. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS• for particles of a given size, the higher its density the greater its tendency to continue in its state of motion, that is, the greater its inertia; • for particles with a certain density, the larger its size the greater its inertia. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Para mayor comprensión de cuanto se ha expuesto se acompañan unos dibujos en los cuales, esquemáticamente y sólo a título de ejemplo no limitativo, se representa un caso práctico de realización.For a better understanding of how much has been exposed, some drawings are attached in which, schematically and only by way of non-limiting example, a practical case of realization is represented.
En los dibujos:In the drawings:
Fig.1 muestra un diagrama esquemático de un sistema para separar partículas suspendidas en un fluido, en el que el campo de vorticidad periódico viene dado por una disposición bidimensional periódica de los cilindros girando en el mismo sentido;Fig. 1 shows a schematic diagram of a system for separating particles suspended in a fluid, in which the periodic vorticity field is given by a periodic two-dimensional arrangement of the cylinders rotating in the same direction;
Fig.2 muestra una representación gráfica de las trayectorias adimensionales de las partículas (obtenidas mediante simulación numérica para vórtice Rankine) sedimentando bajo Ia acción del campo de flujo generado por los cilindros periódicos girando en el mismo sentido, de acuerdo con Ia Fig.1 , para una inercia St > 100 (para una velocidad terminal adimensional de caída Vt AD = 0,5);Fig. 2 shows a graphic representation of the dimensionless trajectories of the particles (obtained by numerical simulation for Rankine vortex) settling under the action of the flow field generated by the periodic cylinders rotating in the same direction, in accordance with Fig. 1, for an inertia S t > 100 (for a dimensionless terminal drop velocity V t AD = 0.5);
Fig.3 muestra un diagrama esquemático del sistema para separar partículas suspendidas en un fluido, en el que el campo de vorticidad periódico viene dado por una disposición bidimensional periódica de los cilindros girando con sentidos de giro alternados;Fig. 3 shows a schematic diagram of the system for separating particles suspended in a fluid, in which the periodic vorticity field is given by a periodic two-dimensional arrangement of the cylinders rotating with alternating directions of rotation;
Fig.4 muestra una representación gráfica de las trayectorias adimensionales de las partículas (obtenidas mediante simulación numérica para vórtice Rankine) sedimentado bajo Ia acción del campo de flujo generado por los cilindros periódicos girando con sentidos de giro alternados, de acuerdo con Ia Fig.3, terminal adimensional de caída Vt AD = 0,5);Fig. 4 shows a graphic representation of the dimensionless trajectories of the particles (obtained by numerical simulation for Rankine vortex) sedimented under the action of the flow field generated by the periodic cylinders rotating with alternating directions of rotation, in accordance with Fig. 3 , dimensionless drop terminal V t AD = 0.5);
Fig.5 muestra una representación gráfica de Ia velocidad media de sedimentación obtenida mediante simulación numérica para vórtice Rankine, frente a Ia velocidad terminal adimensional de caída en fluido en reposo, en el caso de cilindros periódicos girando con sentidos de giro alternados, de acuerdo con Ia Fig.3, para una inercia de St > 5;Fig. 5 shows a graphical representation of the average speed of sedimentation obtained by numerical simulation for Rankine vortex, against the terminal terminal velocity of fluid fall at rest, in the case of periodic cylinders rotating with alternating directions of rotation, according to Fig. 3, for an inertia of S t >5;
DESCRIPCIÓN DE REALIZACIONES PREFERIDASDESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
En una realización preferida de Ia presente invención, Ia aplicación del campo de vorticidad periódico se genera por Ia acción de un conjunto de cilindros o conos, preferentemente dispuestos de tal modo que queden paralelos entre si horizontalmente repetidos periódicamente tanto en Ia dirección horizontal como en Ia vertical. Alternativamente, es posible generar dicho campo de vorticidad periódico por Ia acción de un conjunto de cilindros o conos de ejes paralelos con cierta inclinación respecto al plano horizontal y/o vertical, repetidos periódicamente tanto en Ia dirección horizontal como en Ia vertical.In a preferred embodiment of the present invention, the application of the periodic vorticity field is generated by the action of a set of cylinders or cones, preferably arranged in such a way that they are parallel to each other horizontally repeated periodically both in the horizontal direction and in the vertical. Alternatively, it is possible to generate said periodic vorticity field by the action of a set of parallel axis cylinders or cones with a certain inclination with respect to the horizontal and / or vertical plane, repeated periodically in both the horizontal and vertical directions.
En una realización más preferida, los cilindros o conos, son accionados por unos motores, que hacen girar cada uno de los cilindros o conos alrededor de su propio eje creando un campo de vorticidad periódico.In a more preferred embodiment, the cylinders or cones are driven by motors, which rotate each of the cylinders or cones around its own axis creating a periodic vorticity field.
Los parámetros que caracterizan a este mecanismo son:The parameters that characterize this mechanism are:
• VORTICIDAD ? (rad/s). Entendiéndose por este término: el doble de Ia velocidad angular con que un elemento infinitesimal de fluido gira como sólido rígido alrededor del punto considerado.• VORTICITY? (rad / s). Understanding this term: twice the angular velocity with which an infinitesimal fluid element rotates as a rigid solid around the point considered.
• VELOCIDAD ANGULAR O DE GIRO O (rad/s). Entendiéndose por este término: el ángulo descrito en Ia unidad de tiempo por cualquier elemento infinitesimal de fluido al girar alrededor del eje del vórtice.• ANGLE OR SPINNING SPEED OR (rad / s). It is understood by this term: the angle described in the unit of time by any infinitesimal fluid element when turning around the axis of the vortex.
CIRCULACIÓN DE LOS CILINDROS G (m2/s). Siendo esta Ia magnitud utilizada para caracterizar Ia intensidad de giro de un vórtice.CIRCULATION OF G CYLINDERS (m 2 / s). Being this Ia magnitude used to characterize the intensity of rotation of a vortex.
• RADIO DE LOS CILINDROS O VÓRTICES Rv (m). Entendiéndose por este término: el valor de Ia coordenada radial (r) a partir de Ia cual se distinguen dos regiones diferenciadas en el espacio:• RADIUS OF CYLINDERS OR VORTICES R v (m). Understanding this term: the value of the radial coordinate (r) from which two distinct regions in space are distinguished:
- r < Rv donde los efectos de Ia viscosidad son importantes (es el llamado Núcleo Viscoso del Vórtice).- r <R v where the effects of viscosity are important (it is called the Viscous Vortex Core).
- r > Rv donde los efectos de Ia viscosidad son poco importantes, pero el movimiento sigue siendo rotacional y está gobernado por las ecuaciones de Euler.- r> R v where the effects of viscosity are unimportant, but the movement remains rotational and is governed by Euler's equations.
• ACELERACIÓN DE LA GRAVEDAD g (m/s2). Entendiéndose por este término: Ia aceleración a que está sometido un cuerpo como consecuencia de Ia fuerza de atracción gravitatoria.• GRAVITY ACCELERATION g (m / s 2 ). Understanding this term: the acceleration to which a body is subjected as a result of the force of gravitational attraction.
• NÚMERO DE STOKES S, O INERCIA DE LAS PARTÍCULAS (ADIMENSIONAL). Este número adimensional representa Ia relación entre el tiempo que tarda Ia partícula en modificar su velocidad de manera apreciable (tiempo de respuesta viscosa de las partículas) y el tiempo característico de variación de las condiciones del medio fluido circundante a Ia partícula (tiempo de residencia característico del flujo).• NUMBER OF STOKES S, OR INERTIA OF THE PARTICLES (ADIMENSIONAL). This dimensionless number represents the relationship between the time it takes for the particle to modify its velocity appreciably (viscous response time of the particles) and the characteristic time of variation of the conditions of the fluid medium surrounding the particle (characteristic residence time of the flow).
• VELOCIDAD TERMINAL ADIMENSIONAL DE CAÍDA DE LAS PARTÍCULAS EN FLUIDO EN REPOSO Vt AD (ADIMENSIONAL).• TERMINAL VELOCITY DROP dimensionless particles in fluid at rest V t AD (dimensionless).
Entendiéndose por este término: Ia relación entre Ia velocidad terminal de caída en fluido en reposo Vt y Ia máxima velocidad en el flujo vortical.Understanding this term: the relationship between the terminal velocity of fluid fall at rest V t and the maximum velocity in the vortical flow.
• VELOCIDAD TERMINAL DE CAÍDA DE LAS PARTÍCULAS EN• TERMINAL SPEED OF FALLING THE PARTICLES IN
FLUIDO EN REPOSO Vi (m/s). Entendiéndose por este término: Ia velocidad que alcanza Ia partícula cuando Ia resultante de las fuerzas que actúan sobre ella es nula, es decir, Ia aceleración de Ia partícula es nula.FLUID IN REST Vi (m / s). Understanding this term: the speed that reaches the particle when the resulting forces that act on it is null, that is, the acceleration of the particle is null.
• DENSIDAD DE LAS PARTÍCULAS ?p (Kg/m3), Entendiéndose por este término: Ia relación entre Ia masa de una partícula y su volumen.• DENSITY OF THE PARTICLES? p (Kg / m 3 ), understood by this term: the relationship between the mass of a particle and its volume.
• DIÁMETRO DE LAS PARTÍCULAS dp (m). Entendiéndose por este término: el doble del radio de las partículas, suponiendo que éstas tienen forma esférica.• DIAMETER OF THE PARTICLES d p (m). Understanding this term: twice the radius of the particles, assuming they are spherical in shape.
• DENSIDAD DEL FLUIDO ? (Kg/m3). Entendiéndose por este término: Ia masa de fluido contenida en Ia unidad de volumen.• DENSITY OF THE FLUID? (Kg / m 3 ). Understanding this term: the mass of fluid contained in the unit of volume.
• VISCOSIDAD CINEMÁTICA DEL FLUIDO v (m2/s). Entendiéndose por este término: Ia relación entre Ia viscosidad dinámica del fluido μ y su densidad ?.• KINEMATIC VISCOSITY OF FLUID v (m 2 / s). Understanding this term: the relationship between the dynamic viscosity of the fluid μ and its density?
• MASA DE LAS PARTÍCULAS mp (Kg). Entendiéndose por este término: aquella magnitud física que expresa Ia cantidad de materia que contiene Ia partícula.• MASS OF THE PARTICLES m p (Kg). It is understood by this term: that physical magnitude that expresses the amount of matter that the particle contains.
• VISCOSIDAD DINÁMICA DEL FLUIDO μ (Kg/m s). Entendiéndose por este término: Ia resistencia de los fluidos a Ia velocidad de su deformación ocasionada por esfuerzos cortantes.• DYNAMIC VISCOSITY OF THE FLUID μ (Kg / m s). This term is understood as: the resistance of the fluids to the speed of their deformation caused by shear forces.
Estos parámetros están relacionados por las siguientes ecuaciones: ω = 2 Ω (1 )These parameters are related by the following equations: ω = 2 Ω (1)
Ω = (2)Ω = (2)
RlRl
Figure imgf000009_0001
Figure imgf000009_0001
ΩpJ 1ΩpJ 1
S. ^ P " P (4) g ISpvS. ^ P " P (4) g ISpv
Figure imgf000009_0002
Figure imgf000009_0002
yY
Vt AD =-^- (6)V t AD = - ^ - (6)
ΩRΩR
Figure imgf000009_0003
Figure imgf000009_0003
Las ecuaciones de movimiento han sido deducidas a partir de las ecuaciones de Maxey & Riley (1983) en forma adimensional, mientras que las ecuaciones que modelan el flujo del vórtice (es decir, los modelos matemáticos que representan el campo de velocidades del fluido dentro de un vórtice) se han deducido a partir de los trabajos de Rankine (1858) en forma adimensional. Es importante destacar que se podría haber utilizado cualquier otro modelo de vórtice, tal como el de Kaufmann, Lamb-Oseen o Vatistas. En todo caso, el modelo Rankine y el modelo Kaufmann representan Ia cota superior y Ia cota inferior, respectivamente, de Ia velocidad tangencial de los distintos modelos de vórtice recogidos en el estado de Ia técnica (Bhagwat & Leishman, 2002). Las combinaciones de giro de los diferentes cilindros o conos dan lugar a diferentes situaciones. Así, como se puede ver en Ia Fig.1 , un grupo de partículas 10 están suspendidas en el seno de un fluido, y unos cilindros 11 presentan una disposición bidimensional periódica y giran todos en el mismo sentido. Para dicha configuración, en Ia Fig.2 se muestra un gráfico de las trayectorias adimensionales de las partículas 10 (obtenidas mediante simulación numérica para vórtice Rankine) sedimentando bajo Ia acción del campo de flujo generado por los cilindros 1 1 periódicos girando en el mismo sentido, más concretamente, para una inercia St > 100 (para una velocidad terminal adimensional de caída Vt AD = 0,5).The equations of motion have been deduced from the equations of Maxey & Riley (1983) in dimensionless form, while the equations that model the vortex flow (i.e., mathematical models that represent the fluid velocity field within a vortex) have been deduced from the work of Rankine (1858) in a dimensionless way. It is important to highlight that any other vortex model could have been used, such as Kaufmann, Lamb-Oseen or Vatistas. In any case, the Rankine model and the Kaufmann model represent the upper and lower levels, respectively, of the tangential velocity of the different vortex models included in the state of the art (Bhagwat & Leishman, 2002). The combinations of rotation of the different cylinders or cones give rise to different situations. Thus, as can be seen in Fig. 1, a group of particles 10 are suspended within a fluid, and cylinders 11 have a periodic two-dimensional arrangement and all rotate in the same direction. For said configuration, in Fig. 2 a graph of the dimensionless trajectories of the particles 10 (obtained by numerical simulation for Rankine vortex) is shown, settling under the action of the flow field generated by the periodic cylinders 1 1 rotating in the same direction , more specifically, for an inertia S t > 100 (for a dimensionless terminal drop velocity V t AD = 0.5).
De acuerdo con una realización preferida de Ia presente invención, todos los cilindros o conos giran en el mismo sentido (Figura 1 ). Con esta disposición es posible tanto separar como clasificar las partículas, pudiéndose dar dos posibilidades:In accordance with a preferred embodiment of the present invention, all cylinders or cones rotate in the same direction (Figure 1). With this arrangement it is possible to separate and classify the particles, being able to give two possibilities:
• Para valores pequeños de inercia de las partículas, del orden de St < 100 para Vt AD = 0,5; las trayectorias de las partículas siguen las líneas de corriente del flujo, no rodeando los vórtices.• For small particle inertia values, of the order of S t <100 for V t AD = 0.5; The paths of the particles follow the flow stream lines, not surrounding the vortices.
• Para valores altos de inercia, del orden de Sf > 100 para Vt AD = 0,5; las trayectorias de las partículas van a parar siempre a unas líneas verticales situadas aproximadamente en Ia zona central entre dos hileras verticales de cilindros que separan dos tipos de regiones (Figura 2):• For high inertia values, of the order of S f > 100 for V t AD = 0.5; The particle paths will always stop at vertical lines located approximately in the central zone between two vertical rows of cylinders that separate two types of regions (Figure 2):
a) Región vacía (situada debajo de cada hilera vertical de cilindros), donde al cabo del tiempo no va a encontrarse ninguna partícula. Por Io tanto, ahí no se produciría sedimentación. b) Franja de baja vorticidad del flujo (situada entre las líneas verticales mencionadas), en las que no pueden entrar las partículas que inicialmente estaban fuera de ellas. Estas partículas acaban depositándose en Ia frontera de esta franja, que es donde tendría lugar Ia sedimentación.a) Empty region (located below each vertical row of cylinders), where no particle will be found after time. Therefore, there would be no sedimentation. b) Low flow vorticity strip (located between the lines mentioned above), in which the particles that were initially outside them cannot enter. These particles end up depositing at the border of this strip, which is where the sedimentation would take place.
La anchura de ambas regiones depende de Ia inercia de las partículas. De este modo, es posible separar las partículas puesto que todas van a sedimentar en una misma posición, pero además es posible clasificarlas porque, según su inercia, irán a parar a diferentes valores de Ia abscisa que, opcionalmente, pueden ser determinados previamente mediante simulación numérica.The width of both regions depends on the inertia of the particles. In this way, it is possible to separate the particles since they are all going to settle in the same position, but it is also possible to classify them because, according to their inertia, they will stop at different values of the abscissa that, optionally, can be determined previously by simulation numerical
Según una realización más preferida según Ia disposición de Ia Fig. 1 , se consigue Ia sedimentación de las partículas en Ia frontera de Ia franja de baja vorticidad de flujo y con ello su separación del fluido.According to a more preferred embodiment according to the arrangement of Fig. 1, the sedimentation of the particles is achieved at the border of the low flow vorticity strip and thereby its separation of the fluid.
Según otra realización preferida de Ia presente invención, cada par de cilindros adyacentes, giran con sentidos de giro alternados (Figura 3). LaAccording to another preferred embodiment of the present invention, each pair of adjacent cylinders rotate with alternating directions of rotation (Figure 3). The
Fig.3 muestra esquemáticamente las partículas 10 suspendidas en el fluido y una disposición bidimensional periódica de los cilindros 11 girando con sentidos de giro alternados. Ante dicha configuración, Ia Fig.4 muestra un gráfico de las trayectorias adimensionales de las partículas 10 (obtenidas mediante simulación numérica para vórtice Rankine) sedimentando bajo Ia acción del campo de flujo generado por los cilindros 11 periódicos girando con sentidos de giro alternados, para una inercia de St > 5 (para una velocidad terminal adimensional de caída Vt AD = 0,5). La Fig.5 muestra gráficamente Ia velocidad media de sedimentación obtenida mediante simulación numérica para vórtice Rankine, frente a Ia velocidad terminal adimensional de caída en fluido en reposo Vt AD en el caso de cilindros 11 periódicos girando con sentidos de giro alternados para una inercia de St > 5.Fig. 3 schematically shows the particles 10 suspended in the fluid and a periodic two-dimensional arrangement of the cylinders 11 rotating with alternating directions of rotation. Before said configuration, Fig. 4 shows a graph of the dimensionless trajectories of the particles 10 (obtained by numerical simulation for Rankine vortex) settling under the action of the flow field generated by the periodic cylinders 11 rotating with alternating directions of rotation, for an inertia of S t > 5 (for a dimensionless terminal drop velocity V t AD = 0.5). Fig. 5 graphically shows the average settling speed obtained by numerical simulation for Rankine vortex, versus the terminal terminal velocity of fluid fall at rest V t AD in the case of periodic cylinders 11 rotating with alternating directions of rotation for an inertia of S t > 5.
En el caso de Ia configuración de Ia Fig.3, sólo se pueden separar partículas 10, pero no clasificarlas. Igual que en el caso anterior, se pueden dar dos posibilidades:In the case of the configuration of Fig. 3, only particles 10 can be separated, but not classified. As in the previous case, there are two possibilities:
• Hasta un cierto valor de Ia inercia de las partículas, del orden de SÍ < 5 para Vt AD = 0,5; las trayectorias de las partículas van rodeando los vórtices siguiendo las líneas de corriente del flujo;• Up to a certain value of the inertia of the particles, of the order of S Í <5 for V t AD = 0.5; the trajectories of the particles go around the vortices following the flow current lines;
• Para inercias más altas, es decir del orden de SÍ > 5 para Vt AD = 0,5; todas las partículas acaban oscilando alrededor de Ia línea central situada entre dos hileras verticales de cilindros, que es donde tiene lugar Ia sedimentación (Figura 4).• For higher inertia, that is, on the order of S Í > 5 for V t AD = 0.5; All the particles end up oscillating around the central line located between two vertical rows of cylinders, which is where the sedimentation takes place (Figure 4).
De acuerdo con esta realización, Ia sedimentación de las partículas se consigue de manera más rápida que en el caso de mantener el fluido en reposo (Figura 5). Así, para bajas velocidades de caída de las partículas (Vt), se acelera Ia sedimentación de las partículas.In accordance with this embodiment, the sedimentation of the particles is achieved more quickly than in the case of keeping the fluid at rest (Figure 5). Thus, for low particle fall rates (V t ), the sedimentation of the particles is accelerated.
Aplicaciones prácticas de separación y, opcionalmente también, clasificación de partículas suspendidas en un fluido, son Ia limpieza de gases, Ia clasificación de partículas por tamaño, Ia eliminación de partículas de vertidos líquidos (depuración de aguas residuales industriales...), purificación de entornos de trabajo contaminados por partículas (zonas de molienda, trituración, molturación... en sectores químicos, alimentarios, agrícolas...), recuperación de partículas de carácter valioso (pulido de metales preciosos - oro, plata...-, catalizadores...).Practical applications of separation and, optionally also, classification of particles suspended in a fluid, are the cleaning of gases, the classification of particles by size, the elimination of particles from liquid spills (industrial wastewater purification ...), purification of work environments contaminated by particles (areas of grinding, crushing, grinding ... in chemical, food, agricultural sectors ...), recovery of valuable particles (polishing of precious metals - gold, silver ...-, catalysts ...)
A Io largo de Ia descripción y las reivindicaciones Ia palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos.Throughout the description and the claims, the word "comprises" and its variants are not intended to exclude other technical characteristics, additives, components or steps.
A pesar de que se han descrito y representado realizaciones concretas de Ia presente invención, es evidente que el experto en Ia materia podrá introducir variantes y modificaciones, o sustituir los detalles por otros técnicamente equivalentes, sin apartarse del ámbito de protección definido por las reivindicaciones adjuntas.Although specific embodiments of the present invention have been described and represented, it is evident that the person skilled in the art will be able to introduce variants and modifications, or replace the details with others. technically equivalent, without departing from the scope of protection defined by the appended claims.
Para los expertos en Ia materia, otros objetos, ventajas y características de Ia invención se desprenderán en parte de Ia descripción y en parte de Ia práctica de Ia invención. Los siguientes ejemplos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos deFor those skilled in the art, other objects, advantages and characteristics of the invention will emerge partly from the description and partly from the practice of the invention. The following examples are provided by way of illustration, and are not intended to be limiting of
Ia presente invención.The present invention.
EJEMPLOS DE REALIZACIÓNEXAMPLES OF REALIZATION
EJEMPLO 1. Obtención del diámetro de las partículas (dp) que pueden separarse del fluido mediante una instalación de un campo de vorticidad periódico en función del radio de los vórtices (Rv) o de Ia velocidad angular de los vórtices (Ω).EXAMPLE 1. Obtaining the diameter of the particles (d p ) that can be separated from the fluid by means of an installation of a periodic vorticity field depending on the radius of the vortices (R v ) or the angular velocity of the vortices (Ω).
En una instalación de un campo de vorticidad periódico, simulado mediante vórtices Rankine girando en el mismo sentido, se fijó una inercia de las partículas, es decir, un valor del número de Stokes y una velocidad terminal adimensional de caída de las partículas en fluido en reposo; ambos, previamente obtenidos mediante simulación numérica. De este modo se pudo predecir el diámetro de las partículas (dp) que pueden separarse en función del radio de los vórtices o cilindros (Rv) o bien en función de Ia velocidad angular o de giro de los vórtices o cilindros (Ω).In an installation of a periodic vorticity field, simulated by Rankine vortexes rotating in the same direction, an inertia of the particles was set, that is, a value of the number of Stokes and a terminal terminal velocity of falling particles in fluid in repose; both, previously obtained by numerical simulation. In this way it was possible to predict the diameter of the particles (d p ) that can be separated according to the radius of the vortices or cylinders (R v ) or depending on the angular or rotational speed of the vortices or cylinders (Ω) .
Datos conocidos (partículas de plomo en aire):Known data (lead particles in air):
St= 130 V,ΛD = 0,5 g = 9,81 m/s2 S t = 130 V, ΛD = 0.5 g = 9.81 m / s 2
?p = 11300 Kg/m3 ? = 1 ,2 Kg/m3 ? = 1 ,5 -10~5 m2/s? p = 11300 Kg / m 3 ? = 1, 2 Kg / m 3 ? = 1, 5 -10 ~ 5 m 2 / s
Si se fija el radio del vórtice Rv, de las ecuaciones (2) y (3) se obtiene el valor de Ia velocidad angular Ω y con Ia ecuación (1) Ia vorticidad del campo aplicado ω. La ecuación (7) proporcionaría el_ diámetro de las partículas dp.If the radius of the vortex R v is set , from equations (2) and (3) the value of the angular velocity Ω is obtained and with equation (1) the vorticity of the applied field ω. Equation (7) would provide the diameter of the particles d p .
La otra opción sería fijar Ia velocidad angular Ω y por consiguiente el campo de vorticidad ω (ecuación 1 ) y mediante las ecuaciones (2) y (3) se obtiene el valor del radio del vórtice Rv. La ecuación (7) proporcionaría de nuevo el diámetro de las partículas dp.The other option would be to set the angular velocity Ω and therefore the vorticity field ω (equation 1) and by means of equations (2) and (3) the value of the vortex radius R v is obtained . Equation (7) would again provide the diameter of the particles d p .
De este modo, se obtuvieron los siguientes valores (Tabla 1a y 1 b) para este ejemplo de Ia sedimentación de partículas de plomo en aire.In this way, the following values (Table 1a and 1b) were obtained for this example of sedimentation of lead particles in air.
TABLA 1a: Obtención del diámetro de las partículas de plomo (c/p) que pueden separarse del aire mediante una instalación de un campo de vorticidad periódico en función del radio de los vórtices (Rv).TABLE 1a: Obtaining the diameter of the lead particles (c / p ) that can be separated from the air by means of an installation of a periodic vorticity field depending on the radius of the vortices (R v ).
Rv (m) Ω(rad/s) Ω(rpm) (m)Rv (m) Ω (rad / s) Ω (rpm) (m)
1 • 10"3 1597 15250 48,3 • 10"6 1 • 10 "3 1597 15250 48.3 • 10 " 6
5- 10'3 714 6820 72,2 • 10~6 5- 10 '3 714 6820 72.2 • 10 ~ 6
8- 10"3 564 5391 81,2 •10"6 8- 10 "3 564 5391 81.2 • 10 " 6
10- 10"3 505 4822 85,9 -lo6 TABLA 1b: Obtención del diámetro de las partículas de plomo (dp) que pueden separarse del aire mediante una instalación de un campo de vorticidad periódico en función de Ia velocidad angular de los vórtices (Ω).10- 10 "3 505 4822 85.9 -lo 6 TABLE 1b: Obtaining the diameter of the lead particles (d p ) that can be separated from the air by means of an installation of a periodic vorticity field depending on the angular velocity of the vortices (Ω).
Figure imgf000015_0001
Figure imgf000015_0001
EJEMPLO 2. Obtención del radio (Rv) y de Ia velocidad angular (Ω) de los cilindros en función del diámetro de las partículas (dp) mediante una instalación de un campo de vorticidad periódico.EXAMPLE 2. Obtaining the radius (R v ) and the angular velocity (Ω) of the cylinders as a function of the diameter of the particles (d p ) by means of an installation of a periodic vorticity field.
En una instalación de un campo de vorticidad periódico, simulado mediante vórtices Rankine girando en el mismo sentido, se fijó una inercia de las partículas, es decir, un número de Stokes (St) y una velocidad terminal adimensional de caída en fluido en reposo (Vt AD); ambos, previamente obtenidos mediante simulación numérica. De este modo se pudo predecir las características de los cilindros que generan dicho campo de vorticidad; es decir: el radio de los vórtices o de los cilindros {Rv) y Ia velocidad angular o de giro de los mismos (Ω); ambos en función del diámetro de las partículas a separar (dp);In an installation of a periodic vorticity field, simulated by Rankine vortices rotating in the same direction, an inertia of the particles was set, that is, a number of Stokes (S t ) and a terminal terminal velocity of fluid fall at rest (V t AD ); both, previously obtained by numerical simulation. In this way it was possible to predict the characteristics of the cylinders that generate said vorticity field; that is to say: the radius of the vortices or of the cylinders {R v ) and the angular or turning speed thereof (Ω); both depending on the diameter of the particles to be separated (d p );
Datos conocidos (partículas de plomo en aire):Known data (lead particles in air):
Si= 130 Vt AD = 0,5 g = 9,81 m/s2 ?p = 11300 Kg/m3 ? = 1 ,2 Kg/m3 ? = 1 ,5 -10"5 m2/sYes = 130 V t AD = 0.5 g = 9.81 m / s 2 ? p = 11300 Kg / m 3 ? = 1, 2 Kg / m 3 ? = 1, 5 -10 "5 m 2 / s
En primer lugar es necesario calcular Ia velocidad terminal de caída de las partículas en fluido en reposo Vt en función del diámetro de dichas partículas dp. Para ello se utiliza Ia ecuación (5). Conocida Vt y con el valor de Ia inercia de las partículas Sf y utilizando Ia ecuación (4), se obtiene el valor de Ia velocidad de giro de los cilindros Ω.In the first place it is necessary to calculate the terminal rate of fall of the particles in resting fluid V t based on the diameter of said particles d p . For this, equation (5) is used. Known V t and with the value of the inertia of the particles S f and using the equation (4), the value of the rotation speed of the cylinders Ω is obtained.
Con los valores ya calculados de Vt y Ω y con el valor de Ia velocidad termin iaall aaddiimmeennssiioonnaall ddee ccaaííddaa eenn fflluuiiddoo eenn rreeppoossoo VVtt AΛLD y utilizando Ia ecuación (6), se obtiene el valor del radio de los cilindros Rv.With the values already calculated of V t and Ω and with the value of the velocity termin iaall aaddiimmeennssiioonnaall ddee ccaaííddaa eenn fflluuiiddoo eenn rreeppoossoo VV tt AΛLD and using the equation (6), the value of the radius of the cylinders R v is obtained .
Consecuentemente el valor del campo de vorticidad a aplicar vendrá dado por Ia ecuación (1 ), es decir por el doble de Ia velocidad de giro de los cilindros Ω.Consequently, the value of the vorticity field to be applied will be given by equation (1), that is to say twice the speed of rotation of the Ω cylinders.
De este modo, se obtuvieron los siguientes valores (Tabla 2) para este ejemplo de Ia separación de partículas de plomo en aire.Thus, the following values were obtained (Table 2) for this example of the separation of lead particles in air.
TABLA 2: Obtención del radio (Rv) y de Ia velocidad angular (Ω) de los cilindros en función del diámetro de las partículas (dp) para Ia separación de plomo del aire mediante una instalación de un campo de vorticidad periódico.
Figure imgf000017_0001
TABLE 2: Obtaining the radius (R v ) and the angular velocity (Ω) of the cylinders as a function of the diameter of the particles (d p ) for the separation of lead from the air by means of an installation of a periodic vorticity field.
Figure imgf000017_0001

Claims

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de separación de partículas suspendidas en un fluido caracterizado porque se aplica un campo de vorticidad periódico inducido en el fluido.1. Procedure for separating particles suspended in a fluid characterized in that a field of periodic induced vorticity is applied to the fluid.
2. El procedimiento de acuerdo con Ia reivindicación anterior, caracterizado porque el campo de vorticidad periódico se genera mediante un conjunto de cilindros o conos, cuya disposición puede ser:2. The method according to the preceding claim, characterized in that the periodic vorticity field is generated by a set of cylinders or cones, the arrangement of which can be:
a) paralelos ente si horizontalmente repetidos periódicamente tanto en Ia dirección horizontal como en Ia vertical; o b) paralelos entre si con cierta inclinación respecto al plano horizontal y/o vertical, repetidos periódicamente tanto en Ia dirección horizontal como en Ia vertical.a) parallel if horizontally repeated periodically in both the horizontal and vertical directions; or b) parallel to each other with a certain inclination with respect to the horizontal and / or vertical plane, repeated periodically in both the horizontal and vertical directions.
3. El procedimiento de acuerdo con Ia reivindicación anterior 2, caracterizado porque los cilindros son accionados por unos motores, girando cada uno de ellos alrededor de su propio eje, creando un campo de vorticidad periódico.3. The method according to the previous claim 2, characterized in that the cylinders are driven by motors, each rotating around its own axis, creating a periodic vorticity field.
4. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 2 a 3, caracterizado porque el campo de vorticidad se genera al hacer girar todos los cilindros en el mismo sentido.4. The method according to any of the preceding claims 2 to 3, characterized in that the vorticity field is generated by rotating all the cylinders in the same direction.
5. El procedimiento de acuerdo con Ia reivindicación anterior 4, caracterizado porque se consigue Ia sedimentación de las partículas en Ia frontera de Ia franja de baja vorticidad de flujo y con ello su separación del fluido.5. The method according to the previous claim 4, characterized in that the sedimentation of the particles is achieved at the border of the low flow vorticity strip and thereby its separation of the fluid.
6. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 4 a 5, caracterizado porque se consigue también Ia clasificación de las partículas. 6. The method according to any of the preceding claims 4 to 5, characterized in that the classification of the particles is also achieved.
7. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 4 a 6, caracterizado porque para un valor del número de Stokes (SÍ) del orden de St > 100 para Vt AD = 0,5; se origina una región en el espacio situada debajo de cada hilera vertical de cilindros, libre de partículas.7. The method according to any of the preceding claims 4 to 6, characterized in that for a value of the number of Stokes (S Í ) of the order of S t > 100 for V t AD = 0.5; a region in the space below each vertical row of cylinders, free of particles, originates.
8. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 4 a 6, caracterizado porque para un valor suficientemente elevado del número de Stokes (Sf) del orden de St > 100 para Vt AD = 0,5; se origina además una franja de baja vorticidad del flujo situada entre las líneas verticales de Ia zona central entre dos hileras verticales de cilindros, en las que no pueden entrar las partículas que inicialmente estaban fuera de ellas.8. The method according to any of the preceding claims 4 to 6, characterized in that for a sufficiently high value of the number of Stokes (S f ) of the order of S t > 100 for V t AD = 0.5; In addition, a strip of low vorticity of the flow is generated between the vertical lines of the central area between two vertical rows of cylinders, in which the particles that were initially outside them cannot enter.
9. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 7 a 8, caracterizado porque tanto Ia anchura de Ia región libre de partículas como Ia de Ia franja de baja vorticidad depende de Ia inercia de las partículas.9. The method according to any of the preceding claims 7 to 8, characterized in that both the width of the region free of particles and that of the low vorticity strip depends on the inertia of the particles.
10. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 2 a 3, caracterizado porque el campo de vorticidad se genera al hacer girar los cilindros con sentidos de giro alternados.10. The method according to any of the preceding claims 2 to 3, characterized in that the vorticity field is generated by rotating the cylinders with alternating directions of rotation.
11. El procedimiento según Ia reivindicación 10, caracterizado porque para valores de inercia de las partículas del orden de SÍ > 5 para Vt AD = 0,5; las partículas se separan al acumularse en Ia zona central situada entre dos hileras verticales de cilindros.11. The method according to claim 10, characterized in that for inertia values of the particles of the order of S Í > 5 for V t AD = 0.5; The particles separate when they accumulate in the central area between two vertical rows of cylinders.
12. El procedimiento según Ia reivindicación 10, caracterizado porque para bajas velocidades de caída de las partículas (Vf), se acelera Ia sedimentación de las partículas.12. The method according to claim 10, characterized in that for low particle fall rates (V f ), the sedimentation of the particles is accelerated.
13. Uso de un campo de vorticidad periódico inducido en un fluido en Ia limpieza de gases, Ia clasificación de partículas por tamaño, Ia eliminación de partículas de vertidos líquidos, purificación de entornos de trabajo contaminados por partículas,o en Ia recuperación de partículas de carácter valioso. 13. Use of a periodic field of induced vorticity in a fluid in the cleaning of gases, the classification of particles by size, the elimination of particles of liquid spills, purification of work environments contaminated by particles, or in the recovery of valuable particles.
PCT/ES2010/000106 2009-03-17 2010-03-17 Method for separating and classifying particles suspended in a fluid WO2010106203A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ESP200900732 2009-03-17
ES200900732A ES2379935B1 (en) 2009-03-17 2009-03-17 SEPARATION AND CLASSIFICATION PROCEDURE OF SUSPENDED PARTICLES IN A FLUID.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010106203A1 true WO2010106203A1 (en) 2010-09-23

Family

ID=42739231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/ES2010/000106 WO2010106203A1 (en) 2009-03-17 2010-03-17 Method for separating and classifying particles suspended in a fluid

Country Status (2)

Country Link
ES (1) ES2379935B1 (en)
WO (1) WO2010106203A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1603878A (en) * 1924-05-19 1926-10-19 Gen Electric Eliminator
GB562593A (en) * 1942-12-18 1944-07-07 Talboys Mfg Company Ltd Improvements in or relating to air cleaners
US3815336A (en) * 1971-08-17 1974-06-11 H Rigo Gaseous flow separator and heat exchanger
US4732585A (en) * 1984-01-09 1988-03-22 Lerner Bernard J Fluid treating for removal of components or for transfer of heat, momentum-apparatus and method
US6110247A (en) * 1998-11-13 2000-08-29 Mesosystems Technology, Inc. Micromachined impactor pillars

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1603878A (en) * 1924-05-19 1926-10-19 Gen Electric Eliminator
GB562593A (en) * 1942-12-18 1944-07-07 Talboys Mfg Company Ltd Improvements in or relating to air cleaners
US3815336A (en) * 1971-08-17 1974-06-11 H Rigo Gaseous flow separator and heat exchanger
US4732585A (en) * 1984-01-09 1988-03-22 Lerner Bernard J Fluid treating for removal of components or for transfer of heat, momentum-apparatus and method
US6110247A (en) * 1998-11-13 2000-08-29 Mesosystems Technology, Inc. Micromachined impactor pillars

Also Published As

Publication number Publication date
ES2379935B1 (en) 2013-03-22
ES2379935A1 (en) 2012-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2076335B1 (en) Vortex cyclone separator with aqueous stream injectors
CN106573257B (en) Separator
CN106563570A (en) Gas dedusting device with stirring parts, dedusting system and dedusting method
WO2010106203A1 (en) Method for separating and classifying particles suspended in a fluid
KR20190039143A (en) Classification device
Chen et al. Theoretical and numerical analysis of coal dust separated by centrifugal force for working and heading faces
RU2480294C1 (en) Dust separator
CN105289116A (en) Ring whirlwind plate separator
JP2016209845A (en) Dust collecting filter and dust collecting device
WO2010106204A1 (en) Method and computer program for simulating a vorticity field for separating and classifying particles suspended in a liquid
Zyatikov et al. Separation of particles in channels rotary engine
RU2643539C1 (en) Method of fractioning polydisperse mixtures of nano- and micro particles
Kumar et al. Scale and numerical modeling to determine operating points of a non-clogging Vortecone filter in mining operation
Lee Dynamic Self-Assembly and 3D Fluidic Trap in Rotating Fluids
Du et al. Three-dimensional gravity-driven deterministic lateral displacement
Evsina MODELING OF THE PARAMETERS OF THE FLUIDIZED BED IN ABSORBER AIR-CLEANING SYSTEM
Lubbersen et al. Deterministic ratchet technology for fractionation of particulate suspensions
Ahmadi Particle transport, deposition and removal
Attar et al. Modeling the LCO of a delta wing with an external store using a high fidelity structural model
Xie et al. Mechanism of collection of dust particles by charged droplet
CN104014437A (en) Revolving drum of conical basket type centrifuge
CN104689654A (en) Bag type dust remover
Shnapp et al. Detailed comparative study and a mechanistic model of resuspension of spherical particles from rough and smooth surfaces
Wang et al. A Numerical Study on Fracture-Plugging Behaviour of Granular Lost Circulation Materials
Chen et al. Effects of structural and operating parameters of ECP fan on dust particles removed in the transition flow regime

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10753151

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10753151

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1