Particle flow visualization in hydrocyclones using the positron emission particle tracking technique

Radman, Jennifer; Radman, Jennifer

Thesis

Particle flow visualization in hydrocyclones using the positron emission particle tracking technique

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Creator

Radman, Jennifer

Contributors

Abstract

French

La technique de localisation des particules par l'émission de positons (PEPT), développée à l'université de Birmingham dans les années 1980s, est un outil puissant dans diverses applications de génie industriel. Les hydrocyclones sont largement utilisés dans une quantité répandue des applications pour de nombreuses industries, mais sont principalement utilisés dans les opérations de broyage en circuit fermé de classification dans le traitement des minerais. De nombreuses tentatives ont été faites pour capturer les relations clés entre hydrocyclone des variables géométriques et fonctionnement mais la caractérisation de l'hydrocyclone est encore largement empirique et au cas par cas. En raison de leur conception simpliste, l'opération facile et faible coût de maintenance, les hydrocyclones ont acquis une bonne réputation répandue pour les séparations solide-liquide. Malgré leur large utilisation et longue histoire dans l'industrie, le champ d'écoulement interne de l'hydrocyclone est de nature complexe et demeure un défi de visualiser dans des conditions d'utilisation normales. Les travaux présentés dans ce projet se sont penché sur la faisabilité et le potentiel de PEPT d'examiner le movement fluide des hydrocyclones. Cette étude présente le mouvement des particules en temps réel de petits hydrocyclones par PEPT. Il est nécessaire de développer une méthode de visualisation par lequel les distributions de vitesse peuvent être quantifiées dans des conditions industrielles réelles. Par conséquent, ce projet donnera un aperçu sur la théorie du champ d'écoulement de l'hydrocyclone actuel et présente les résultats expérimentaux de visualisation de movement de particules à l'intérieur de hydrocyclones en utilisant PEPT pour deux conditions : l'eau et la silice en suspension.

English

The technique of Positron Emission Particle Tracking (PEPT), developed at University of Birmingham in the late 1980s has become a powerful tool to track particles flowing in various industrial engineering applications. Hydrocyclones are extensively used in a widespread amount of applications for many industries, but are predominantly used in closed circuit grinding operations as classifiers in mineral processing. Many attempts have been made to capture the key relationships between hydrocyclone operating and geometrical variables in models, but hydrocyclone characterization is still heavily empirical and on a case-by-case basis. Due to their simplistic design, easy operation, low cost and maintenance, hydrocyclones have gained a widespread positive reputation for solid-liquid separations. Despite their wide use and long history in industry, the internal flow field of the hydrocyclone is complex in nature and remains a challenge to visualize under standard operating conditions. The work presented in this thesis project has looked at the feasibility and potential of PEPT to examine the flow in hydrocyclones. This study presents views of the real-time particle motion within small diameter hydrocyclones by PEPT. There is a need to develop a visualization method by which the velocity distributions can be quantified under realistic industrial conditions. Therefore, this thesis project will give an overview on current hydrocyclone flow field theory, and presents the experimental results of particle flow visualization inside two inch standard and stub hydrocyclones using PEPT under water and water-silica conditions.

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