Гидроциклон — это устройство для классификации и концентрации в условиях центробежной силы. Поскольку центробежная сила, возникающая в гидроциклонном устройстве, обычно в десятки и даже в сотни раз больше силы тяжести, это значительно ускоряет скорость осаждения твердых частиц в гидроциклонной установке, и можно сказать, что осаждение происходит мгновенно.
Твердые частицы в виде суспензии вместе с пульпой поступают в гидроциклон по касательной. После того как пульпа сталкивается с корпусом устройства, она вынуждена совершать вращательное движение, в то время как твердые частицы, обладая инерцией, продолжают двигаться вперед по своей первоначальной траектории. Крупные частицы с большой инерцией способны преодолеть гидравлическое сопротивление и приблизиться к стенке устройства, тогда как мелкие частицы с меньшей инерцией не успевают приблизиться к стенке и вращаются вместе с пульпой. Под действием последующего поступления материала и вращательного движения твердые частицы начинают испытывать центробежную силу инерции, в результате чего крупные частицы продолжают собираться в периферийной области, а мелкие частицы остаются в центральной зоне. Таким образом, происходит послойное распределение грубых частиц от стенки к центру устройства.
Конечно, инерционная центробежная сила присутствует не только у твердых частиц, но и у самой жидкости пульпы, и она передается слоями от центра к периферии, достигая максимума у стенки устройства. Давление жидкости в этом месте уравновешивается с давлением поступающей пульпы, что объясняет необходимость поддержания определенного давления подачи в гидроциклон.
Эта центробежная тенденция пульпы объясняет, почему после поступления в гидроциклон пульпа не может быть сразу выведена через переливную трубу, а должна совершать вращательное движение вниз. Однако если давление подачи слишком низкое, пульпа не сможет развить достаточную скорость вращения и может быть выведена через переливную трубу напрямую, и в таком случае процесс классификации частиц по размеру не будет осуществляться.
Когда пульпа движется из цилиндрической части гидроциклона в конусообразную, сужение сечения потока заставляет наружные слои пульпы сжиматься и сдавливать внутренние слои, которые вынуждены изменить направление и начать движение вверх. В результате в гидроциклонном устройстве образуются два вращательных потока: внешний поток вращается вниз, а внутренний — вверх. Конечно, их касательные направления остаются одинаковыми, изменяется только осевая компонента.
>