پمپ های سانتریفیوژ

برای به دست آوردن قدرت جداسازی هیدروسیکلون، تئوری های زیادی ارائه شده است. اساس تئوری های پیشین به این شرح است که ذرات جامدی که قطر حالت پایدارشان کمتر از قطر سرریز باشد از آن تخلیه می شوند و آن هایی که قطرشان در حالت پایدار بزرگتر از قطر سرریز باشد از طریق دهانه ی راس مخروط (پاریز) خارج می شوند. فرض این تئوری ها رسیدن ذرات به قطر پایدارشان در یک لحظه است. در واقع این تئوری ها هیدروسیکلون را در حالت تعادل بررسی می کردند.

تئوری کنونی که برتر از تئوری های پیشین است هیدورسیکلون را در حالت دینامیکی بررسی می کند. در این تئوری فرض می شود، ذراتی که قطرشان در حالت پایدار کمتر از قطر سرریز است ممکن است قبل از رسیدن به قطر پایدار، با حرکت به سمت دیواره هیدروسیکلون از جریان جدا شوند. بازده جداسازی برحسب قطر 50 درصد[1] (قطر ذره جامدی که شانس یکسانی برای جداسازی از جریان یا حفظ در جریان دارد) بیان می شود.

جداسازی در هیدروسیکلون ها در اثر نیروی گریز از مرکز ناشی از سرعت مماسی جریان ورودی صورت می پذیرد. به دلیل تفاوت چگالی ذرات جامد با آب، این ذرات سرعت شعاعی متفاوتی نسبت به سرعت شعاعی آب خواهند داشت. این سرعت شعاعی به سمت دیوار است و باعث جدایش این ذرات از آب می شود.

امکان اینکه ذرات به دیوار نرسند نیز وجود دارد که دلیل آن یکی از 4 حالت زیر است:

1-      اگر سرعت شعاعی آب که به سمت محور هیدروسیکلون است بسیار زیاد باشد.

2-      اگر ورودی هیدروسیکلون فاصله ی زیادی از دیواره داشته باشد.

3-      اگر زمان مقاومت[2] ذرات بسیار کوتاه باشد.

4-      آشفتگی جریان که باعث نفوذ ذرات جامد همراه با ادی ها و ایجاد گرادیان غلظت در هیدروسیکلون می شود.

ایده ی اصلی این تئوری وجود رابطه ای مشخص بین اختلاف فشار استاتیکی و جداسازی به دست آمده بر حسب قطر 50 درصد است که باعث به دست آمدن بازده هیدروسیکلون می شود. این ایده از این واقعیت که جداسازی مانند اختلاف فشار استاتیکی تحت تلاثیر شتاب گریز از مرکز داخل هیدروسیکلون است نشات می گیرد. روند به دست اوردن این رابطه با دو فرض شروع می شود:

1-      نفوذ ادی[3] های آشفتگی در جداسازی قابل صرف نظر است.

2-      عدد رینولدز برای ذرات جامد جداشده به قدری کم است که می توان برای تحلیل ان از قانون استوکس استفاده کرد.

پوسته ای مخروطی و هم محور با مخروط هیدروسیکلون را مطابق با شکل 1-3 تصور کنید که ورودی را به دو قسمت مساوی تقسیم می کند. فرض می شود ذرات جامدی که از قسمت داخلی ورودی به هیدروسیکلون وارد می شوند مستقیما از سرریز و ذراتی که از نیمه ی بیرونی آن وارد می شوند از پاریز خارج می شوند. ذراتی که دقیقا از نیمه ی ورودی وارد هیدروسیکلون می شوند نیز به وسیله ی نیروی گریز از مرکز جدا می شوند. این تئوری به بررسی همین نوع از ذرات می پردازد.