МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНТЯ И НАУКИ
РОСИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Московский политехнический университет
(МАМИ)
Факультет: Центр по работе со студентами "На Старой Басманной"
Курсовая работа по дисциплине "Информационные технологии в сфере безопасности"
На тему:"Гидроциклон"
Выполнила студент:
Нгуен Тхи Ань
Группы 164-511
Проверил преподаватель:
Соколов Андрей Сергеевич
Москва 2016
СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение. 2
2. Описание гидроциклона. 3
3. Технические требования. 7
3.1. Гидроциклоны, Технические условия ТУ 1104-022-0577333-2008. 7
3.2. ГОСТ 10718-81 Гидроциклоны. Технические Условия. 8
4. Техническая характеристика. 9
5. Список литературы.. 11
Введение
Процессе производства, часто возникает проблема отделения более крупных частей от более мелких. Чтобы улучшить качество концентрата используют гидроциклоны, которые при помощи воды производят разделение зёрен минералов. Вся прелесть гидроциклона в том, что имея максимально простую конструкцию, он показывает невероятно высокую эффективность и долгие годы бесперебойной работы.
По своей сути гидроциклон — это сепаратор, которые использует центробежную силу, чтобы отделить наиболее мелкие части измельченных шламов (руд) для улучшения качества концентрата продукта. Этот процесс называется дешламация, он основан на движении частиц различной крупности под действием центробежной силы или под действием силы тяжести. Главным принципом является разница скоростей движения частиц, отличающихся массовым значением. В процессе сепарации не происходит химического изменения состава вещества. Даже после тщательной сепарации, абсолютно чистые вещества не получить.
Гидроциклоны просты в эксплуатации, они имеют огромный ряд преимуществ, таких как:
- отсутствие вращающихся механизмов, предназначенных для генерирования, процесс движения осуществляется за счет тангенциального ввода сточной воды;
- используемая суспензия обрабатывается с высокой удельной производительностью;
- возможность создать компактные автоматизированные установки;
сравнительно не затратная установка и эксплуатация.
Впервые гидроциклон был применен в 1939 году на углеобогатительной фабрике в Голландии, после успешного опыта, его стали использовать по всей Европе, что значительно увеличило скорость выполнения работ и улучшило условия труда рабочих, которым раньше самостоятельно приходилось просеивать измельченные руды. Серийное производство гидроциклонов в СССР началось в 1956 году.
Полиуретановая, либо металло-полиуретановая конструкции обеспечивает максимально долгий срок эксплуатации. С помощью гидроциклонов возможно производить обезвоживание продуктов обогащения руд, а также обогащать мелко- и среднезернистые руды в тяжелых условиях.
Легкий монтаж, удобная конструкция и высокая эффективность делают гидроциклон просто незаменимым помощником в производстве.
Описание гидроциклона
Гидроциклон — аппарат, предназначенный для обесшламливания, сгущения шламов и продуктов флотации, осветления оборотных вод, классификации рудной пульпы в стадиях тонкого измельчения в замкнутом цикле с шаровыми мельницами и обогащения тонких фракций угля и руд в водной среде и тяжелых суспензиях в центробежном поле, создаваемом в результате вращения пульпы.
Конструктивно гидроциклон представляет собой емкостной аппарат, состоящий из центральной части - цилиндрической формы и конического днища.
В центральной части гидроциклона расположен патрубок входа жидкости с тангенциальным вводом и штуцер выхода осветленной жидкости, а в нижней, штуцер отвода осадка (выделенных в ходе процесса частиц твердой фазы).
Действующей силой процесса гидроциклонирования является центробежная сила, возникающая в потоке жидкости подаваемой в гидроциклон через патрубок с тангенциальным вводом. Под воздействием центробежных сил из потока выделяются частицы заданного размера и плотности и отводятся вниз гидроциклона в его коническую часть, из которой поступают в сборочный бункер.
Гидроциклоны выпускаются двух типов – длинноконусные и короткоконусные. Для обезвоживания продуктов целесообразнее использовать длинноконусные гидроциклоны, которые позволяют получать оптимальную плотность песковой фракции, а для обогащения материала – короткоконусные гидроциклоны.
Принцип действия гидроциклонов основан на сепарации частиц твёрдой фазы во вращающемся потоке жидкости. Величина скорости сепарирования частицы в центробежном поле гидроциклона может превышать скорость осаждения эквивалентных частиц в поле гравитации в сотни раз. В последнее время все чаще в технологии обогащения применяют кластер гидроциклонов, что позволяет существенно повысить производительность по потоку, при сохранении тонкости классификации, а также снизить давление пульпы в питании кластера и соответственно уменьшить потребляемую мощность питающих пульповых насосов.
К основным преимуществам гидроциклонов можно отнести:
- Высокую удельную производительность по обрабатываемой суспензии;
- Сравнительно низкие расходы на строительство и эксплуатацию установок;
- Отсутствие вращающихся механизмов, предназначенных для генерирования центробежной силы; центробежное поле создается за счет тангенциального ввода сточной воды;
- Возможность создания компактных автоматизированных установок;
- Предназначены для классификации пульп вихривом потоке.
Гидроциклон предназначен для выделения из воды, в том числе из сточных вод, крупнодисперсных и взвешенных веществ, масел и нефтепродуктов. Применение гидроциклонов:
- Разделение по крупности в водной среде измельченных руд и других материалов в процессе классификации;
- Обогащение мелко- и среднезернистых руд в тяжелых суспензиях;
- Обезвоживание продуктов обогащения рудных и других полезных ископаемых;
- Дешламация продуктов обогащения рудных и других полезных ископаемых.
Рабочие инструменты гидроциклонов:
- цилиндрично — конический сосуд;
- питающая насадка;
- песковая насадка;
- сливной патрубок;
- сливная труба.
Классификация гидроциклонов:
- по назначению
· осветлители – для очистки жидкостей от твердых частиц
· сгустители – для сгущения суспензий
· классификаторы – для разделения жидких дисперсных материалов по размеру, плотности или форме включений
· дегазаторы – для очистки жидкостей от растворенных газов
· для разделения эмульсий
- по количеству потоков на выходе
· двухпотоковые
· многопотоковые
· по форме корпуса
· цилиндрические
· конусно-цилиндрические
- по взаимному направлению движения потоков
· прямоточные (однонаправленные)
· противоточные
- по способу передачи среде вращения
· напорные
· низконапорные (открытые)
· роторные (турбоциклоны)
Батарейные гидроциклоны:
Батарейные гидроциклоны применяются при обогащении руд полезных ископаемых для классификации в водной среде по крупности тонкодисперсных твердых материалов в центробежном поле, создаваемом в результате вращения пульпы. Исходная пульпа подается в гидроциклон под давлением через питающую насадку, установленную тангенциально, непосредственно под крышкой корпуса. Пески разгружаются через нижнюю песковую насадку; слив проходит через внутренний сливной патрубок, расположенный в центре крышки, и далее выводится по сливной трубе.
Применение:
Применение гидроциклонов в металлургическом производстве позволяет значительно снизить энергозатраты и уменьшить износ мельниц за счет снижения процесса переизмельчения частиц руды.
Батарейные гидроциклоны нашли практическое применение в угольной промышленности и нефтедобычи, в пищевой, целлюлозно-бумажной отраслях, в системах водоподготовки. Они используются во многих технологических циклах, в качестве сгустителей, осветлителей, классификаторов. Замена существующих классификаторов на гидроциклонные установки в условиях действующего производства, позволяет высвободить до 50 % производственных площадей участков классификации.
Особенности оборудования:
- Двухуровневая система защиты от засорения;
- Возможность эксплуатации установок за счет гидростатического напора, без использования центробежных насосов и дополнительных ёмкостей;
- Малые габариты и вес, позволяющие разместить необходимое количество аппаратов на существующих производственных площадях;
- Использование полиуретанов при изготовлении быстроизнашиваемых частей позволяет увеличить срок службы песковых насадок до двух с половиной лет, корпусов и сливных насадок — до четырех-пяти лет, что существенно сокращает затраты на ремонт и обслуживание;
- Технологическая схема подключения, конструкция и режим работы рассчитываются индивидуально.
Преимущества:
- Стойкость материалов, применяемых для изготовления аппаратов, позволяет увеличить ресурс оборудования в 5-9 раз по сравнению с гидроциклонами, выполненными из износоустойчивого чугуна;
- Устойчивая работа гидроциклонов в широком диапазоне изменения входных параметров позволяет максимально упростить алгоритм автоматизированного управления;
- К каждому аппарату прилагается блок-схема управления процессом, которая позволяет составить программу контроля, адаптированную под уже существующую информационно-управляющую систему технологическим процессом.
Технические требования
3.1. Гидроциклоны, Технические условия ТУ 1104-022-0577333-2008
Настоящие технические условия распространяются на гидроциклоны с углом конуса до 200, работающие при давлении на вводе до 0,25 Мпа (2,5 кг/см2) и предназначенные для разделения по крупности в водной среде руд- ных и других материалов. Гидроциклоны также могут использоваться для сгу- щения, обезвоживания, дешламации продуктов обогащения. Внутреняя рабо- чая поверхность может футероваться следующими износостойкими материа- лами: каменным литьем (К), полиуретаном (П), резиной (Р).
Гидроциклоны должны изготавливаться в климатическом исполнении У, ка- тегории размещения З по ГОСТ 15150 – 69.
Примеры условного обозначения:
- Гидроциклон с внутренним диаметром цилиндрической части 500 мм, углом конуса 200, футерованный каменным литьем: Гидроциклон ГЦ500К ТУ 1104 – 022 – 05773333 – 2008;
- Гидроциклон с внутренним диаметром цилиндрической части 250 мм, углом конуса 200, футерованный каменным литьем и полиуретаном: Гидроциклоном ГЦ250КП ТУ 1104 – 022 – 05773333 – 2008;
- Гидроциклон с внутренним диаметром цилиндрической части 150 мм, углом конуса 100, футерованный каменным литьем: Гидроциклон 100 ГЦ150К ТУ1104 – 022 – 05773333 – 2008. С учетом постоянной работы по улучшению качества продукции допускается конструктивное несоответствие узлов, материалов и деталей изделия паспорт- ным данным.
3.2. ГОСТ 10718-81 Гидроциклоны. Технические Условия
Стандарт распространяется на гидроциклоны с углом конуса до 20 градусов, работающие при давлении на вводе до 0,5 Мпа (5 кгс/кв.см) и предназначенные для разделения по крупности в водной среде измельченных руд и другого ископаемого сырья. Стандарт распространяется на гидроциклоны, изготовляемые для нужд народного хозяйства и экспорта.
Гидроциклоны должны изготовлять в климатических исполнениях У и Т, категории размещение 3 по ГОСТ 15150-69. Гидроциклоны исполнения Т должны сооеветствовать ГОСТ 15151-69.
Присоединительные размеры фланцев ввода питания и слива по ГОСТ 12815-80.
Рабочие поверхности цилиндрических и конусных частей гидроциклонов должны изготовляться из каменного литья или самосвязанного карбида кремния с сопротивлением истиранию не более 0,8 г/cм3 по ГОСТ 6787-80 или других материалов – резины, полиуретана, металла, не уступающих по износостойкости указанным.
Наружные металлические поверхности гидроциклонов должны быть окрашены по нанесенному в два слоя грунту ФЛ-03К по ГОСТ 9109-81 эмалю светлого тона ПФ-115 по ГОСТ 6465-76 или другими лакокрасочными покрытиями, не уступающими качеству указанным.
Подготовка металлических поверхностей перед окраской по ГОСТ 9.025-74
Требования к лакокрасочным покрытиям гидроциклонов исполнение Т по ГОСТ 9.401-79.
Техническая характеристика
Характеристики гидроциклонов:
- диаметр цилиндрической части: до 2000мм
- угол конуса: от 5° до 180°, в основном применяются с 20°
- эквивалентный диаметр питающего отверстия: до 420мм
- диаметр сливового отверстия: до 520мм
- диаметр пескового отверстия: до 500мм
- давление на воде: до 4,5кг/см²
- крупность слива: до 300мкм
- габаритные размеры: длина до 3400 мм, ширина до 3500 мм, высота до 8500мм
- производительность: до 2100м³/час
- масса: до 11 500кг
В зависимости от давления на входе различают напорные гидроциклоны — избыточное давление на входе свыше 100 кПа, низконапорные — меньше 100 кПа и вакуумные — давление на входе меньше атмосферного. Гидроциклон (рис.) состоит из короткой цилиндрической (верхней) части с патрубком для тангенциального ввода пульпы (по касательной к поверхности цилиндра) и конической (нижней) части с отверстием в вершине конуса для разгрузки песков (грубозернистой, сгущённой или тяжёлой фракции пульпы).
Угол конусности для классификации и сгущения 10-20°, осветления 10-20°, обогащения в тяжёлых суспензиях 30-45°, обогащения в воде 90-120°. Верхняя часть цилиндра закрывается крышкой, в центре которой установлен сливной патрубок, служащий для разгрузки тонкозернистого, разжиженного, менее плотного, чем исходная пульпа, материала.
Для того чтобы определить удельную гидравлическую нагрузку используется формула:
q = 3,6·k·(D2-(d+2·b)2)/D2·u0·N·η
где:
k - поправочный коэффициент, принимаемый равным 1;
d - диаметр центрального отверстия в диафрагме, м;
b - ширина шламовыводящей щели, м;
N - количество ярусов;
η - коэффициент, который равен 0,75, если нагрузка q находится в пределах от 2 до 2,5 м3/(м2·ч);
D - диаметр цилиндрической части гидроциклона, м.
Параметры многоярусных гидроциклонов с наклонным патрубком:
диаметр гидроциклона D находится в пределах от 2 до 6 метров,
высота яруса hяр от 100 до 250 мм,
число ярусов может составлять от 4 до 20,
диаметр отверстия в диафрагме (d) находится в пределах от 0,6 до 1,4 м,
ширина шламовыводящей щели b=100-150мм,число впусков n1=3.
Напорные гидроциклоны – аппараты, в которых очистка воды от взвешенных загрязнений происходит под действием центробежных сил, возникающих во вращающемся потоке, благодаря тангенциальному впуску воды. После аппарата поток воды имеет остаточный напор, что облегчает компоновку очистных сооружений в целом. Напорные гидроциклоны рационально применять для очистки небольшого объема промышленных сточных вод (до 100 м3/ч) от минеральных загрязнений плотностью более 1,5 г/см3.
Технические характеристики напорных гидроциклонов серии SHP
| Марка напорных гидроциклонов серии SHP | SHP 40 | SHP 75 | SHP 100 | SHP 150 | SHP 200 |
| Производительность, м3/ч | 2,5 | 7,5 | 10,0-12,0 | 15,0-20,0 | 25,0-35,0 |
| Давлениерабочее, МПа | 0,25 | 0,25 | 0,25 | 0,25 | 0,25 |
| Массааппарата (сухого), кг | 3,8 | 6,9 | 11,4 | 18,5 |
Список литературы
1. Казанский Государственный Энергетический университет, Устройство и расчет гидроциклонов, М.М. Башаров, О.А. Сергеевна, 2012.
2. Гидроциклоны, Технические условия ТУ 1104-022-0577333-2008
3. ГОСТ 10718-81 Гидроциклоны. Технические Условия
4. https://www.engico.ru/assets/files/cavex/catalog_CAVEX.pdf
5. https://www.upkomplekt.ru/articles/9/
6. https://mtspb.com/gidrotsikloni/
7. https://www.mining-enc.ru/g/gidrociklon/
8. https://www.oil-filters.ru/hydrocyclones.php