دانلود مقاله اصول طراحی هیدروسیکلون های جداکننده جامد ازمایع درآب وفاضلاب

word قابل ویرایش
97 صفحه
10700 تومان

پیشگفتار
گرایشی به هیدروسیکلون ها، مخصوصا در مهندسی شیمی و صنعت نفت ، به وجود آمده است که به چندین عامل بستگی دارد :
۱- اطلاعات مفیدی در مورد سودمند بودن هیدر.سیکلون ها در کاربردهای خارج از کانه آرایی در مهندسی شیمی و دیگر شاخه های مهندسی کسب شده است.
۲- احیاء مقوله ی هیدروسیکلون ضرورت جدیدی است که در صنعت نفت، مخصوصا در دریای شمال، به وجود آمده است . صنعت نفت برای جدا کردن گاز، ماسه یا آب از نفت یا ترجیحا تمام این مواد از هم دیگر در مرحله ی جداسازی ، به یک دستگاه کوچک ، قابل اطمینان و ساده احتیاج دارد و به نظر می رسد هیدروسیکلون ها قدرت انجام این کار را داشته باشند و گفتنی است که علاقه به هیدروسیکلون ها در این زمینه روبه افزایش است.
۳- توسعه ی روز افزون هیدروسیکلون و افزایش درک عمومی از آن ها موجب شده است که امروزه این دستگاه ها بیشتر از آنچه که چنـــدین دهـــه قبل انجام می دادند کارآیی داشته باشند.

مقدمه
اصول و طراحی اساسی هیدروسیکلون های رایج بیش از ۱۰ سال قدمت دارد. ولی بعد از جنگ جهانی دوم در صنعت کاربرد قابل توجهی یافتند . این دستگاه ها نخست، در کانه آرایی و معدن کاری مورد استفاده قرار گرفتند ولی اخیرا در صنایع شیمیایی ، پتروشیمی ، تولید برقف صنعت نساجی ، صنعت فلز کاری و بسیاری صنایع دیگر به خوبی پذیرفته شده اند و کاربرد آن ها در حال گسترش است.
موارد کاربرد هیدروسیکلون عبارتند از: ، گاز زدایی مایعات ، طبقه بندی جامدات یا سنگجوری با توجه به چگالی یا شکل ذره.
هیدروسیکلون یک جدا کننده یثابت بر مبنای جدایش گریز از مرکز که در بدنه ی مخروطی ـ استوانه ای سیکلون تولید شده ، استواراست . جریان خوراک (باراولیه) که معمولا به طور مماسی وارد سیکلون شده به ته ریز و اکثر جامدات را حمل می کند یا حداقل بخش دانه درشت تر که هنوز در مقداری مایع معلق می باشند و سرریز که اکثر مایع و بعضی از جامدات دانه ریز را داراست تقسیم بندی می شود.
قطر سیکلون های انفرادی بین mm 10-5/2 متغیر است. حد جدایش اکثر جامدات بین um 250-2 متغیر است . دبی (ظرفیت) واحدهای انفرادی در بین m3h-1 7200-1/0 می باشد . افت فشارهای عملیاتی بین bar 6-34/0 تغییر می کند .
واحدهای کوچک تر معمولا نسبت به واحدهای بزرگ تر در فشار بالاتری عمل مــی کنند. غلظت جامدات ته ریــز که توسط هیدروسیکلون ها حاصل مــی شود بندرت از ۵۰-۴۵% حجمی با توجه به اندازه و طراحی واحد، شرایط عملیاتی و ماهیت جامداتی که جدا شده اند ، فزونی می یابد.

فصل اول:
اصول اندرکنش ذره- سیال:
در این فصل به اصول دینامیک ذره که با افزایش مقیاس هیدروسیکلون درگیر می باشند پرداخته شده است.
در این فصل ، با توجه به غلظت جامدات ، به دو بخش تقسیم می شود:
الف- هنگامی که ذرات بسیار از هم دیگــر فاصله دارنــد و هــر کدام به تنهایی رفتار
می کنند.
ب- هنگامی که غلظت بالاست اندرکنش ذره مهم می شود.
اندرکنش ذره- سیال در غلظت های کم
در غلظت های کم تر از حدود ۵/۰% حجمی ، ذرات انفرادی (مجزا) به طور متوسط به قدری از هم فاصله دارند که در هنگام حرکت از درون سیال ، روی هم دیگر تاثیر ندارند ؛ جدایش ذره با قرار دادن نیرویی روی ذرات، حاصل خواهد شد؛ این نیرو باعث حرکت ذرات به سطحی است که در آن جا جدا خواهند شد؛
روش مرسوم بیان نیروی کششی ، FD ، به وسیله ی فرمول نیون می باشد:
(۱-۱)

U سرعت نسبی بین سیال و ذره ، p چگال سیال ،A مساحت نمایان ذره( در جهت حرکت ذره ) , CD ضریب کششی (مقاومت) می باشد . برای ذرات درشتی که سریع حرکت می کنند ، نیوری کششی عمدتا به دلیل اینرسی سیال بوده و سپس CD ثابت می ماند. ذرات ریز آهسته تر حرکت می کنند و نیوری کششی به وسیله ی نیروهای ویسکوز تاثیر پذیر می شود . پس از ان ضریب کششی به عدد رینولدز ، Rep ، که جریان در اطراف ذره را مشخص می کند بستگی داشته و به وسیله ی رابطه ی زیر بیان می شود:
(۱-۲)
که گرانروی (ویسکوزیته) مایع و x قطر ذره می باشد.
وابسنگی ضریب کششی ، CD ، به عدد رینولدز ، Rep ، برای ذرات کروی توپر را دریک رسم تمام لگاریتمی نشان می دهد . در عدد رینولدز کم، تحت شرایط جریان آرام وقتی که نیروهای ویسکوز غالب می شوند ، CD از نظر تئوری با توجه به معادلات نویراستوکز محاسبه می شود و حل آن به قانون استوکز معروف می باشد:
(۱-۳)

شکل ۱ ـ ۱ ضریب کششی ( مقاومت ) بر حسب عدد رینولدز برای ذرات کروی

معادلات ۱-۱،۱-۲و ۱-۳ با هم ترکیب شده و شکل دیگری از قانون استوکز را به صورت زیر ، برای ، ۲/۰ < Rep ارائه می دهند:
(۱-۴)
که به وسیله یک خط راست در شکل ۱-۱ نشان داده شده است؛
در کاربرد هیدروسیکلون هایی که با جدایش ذرات دانه ریز ، که مشکل ترین ذرات برای جدا کردن می باشند، درگیر هستند، عددهای رینولدز اغلب کم تر از ۲/۰ به دلیل مقادیر کم u و x ، می باشند ، بنابراین فرض قانون استوکز در اینجا مناسب است.
سرعت سقوط شعاعی در یک هیدروسیکلون بر اثر شتاب گریز از مرکز می باشد که با توان دوم سرعت مماسی ذره متناسب بوده و به طور غیر مستقیم با شعاع موقعیت ذره تناسب دارد. چون حرکت مماسی ذره با مخالفت مواجه نمی شود ، سرعت مماسی ذره مساوی مولفه های مماسی سرعت سیال در همان نقطه درنظر گرفته می شود .
Stk عدد استوکز می باشد که نیروهای اینرسی (منهای غدطه وری) و نیروهای هیدرودینامیکــی روی ذره را با هم مرتبط مــی کند و به صورت زیــر تعریف می شود:

گروه بدون بعد مهم دیگری در مشخص کردن ویژگی های کارایی هیدروسیکلون ضریب مقاومت می باشد و به صورت زیر بیان می شود:
هنگامی که جدایش به وسیله ی غلظت خوراک جامدات تاثیر پذیر می شود، غلظت به عنوان یک کسر حجمی گروه بدون بعد مهم دیگری تلقی شده و جدایش ممکن است به وسیله ی نسبت ته ریز ظرفیت تاثیر پذیر شود:

که U دبی حجمی ته ریز و Q دبی خوراک میباشد . نهایتا گروه بدون بعدی که نیروهای ثقلی و اینرسی را به هم مرتبط می کند ، عدد فراد می باشد.

رفتار تعلیق ها
با افزایش غلظت جامدات در تعلیق ، فاصله بین ذرات کاهش می یابد ذرات با هم برخورد می کنند . اگر ذرات به طور یکنواخت در تمام تعلیق پراکنده نشوند ، تاثیر کل ، ممکن است افزایش خالص سرعت ته نشینی باشد؛ چون جریان برگشتی به ذلیل جا به جایی حجمی در نواحی ای که ذرات پراکنده شده اند غالب خواهد شد، این به ” تشکیل خوشه” معروف است . در اکثر عملیات ، تعلیق هایی که درات اندازه های مشابهی ندارند ، خوشه ها برای مدت طولانی دوام نمی آورند تا تاثیری بر رفتار ته نشینی داشته باشند و سرعت ته نشینی به طور یکنواخت بع افرایش غلظت به دلیل این که جریان برگشتی به طور یکنواخت پراکنده شده است کاهش می یابد.
این رفتار “سقئط با مانع” معروف بوده و به سه روش مختلف به دست می آید:
۱- به عنوان تصحیح قانون استوکز با وارد کردن یک ضریب افزایشی
۲- به وسیله اختیار کردن خواص “ظاهری” که از خواص مایع خالص متفاوت باشد.
۳- از طریق انبساط یک بستر ثابت از یک قسمت اصلاح شده ی معاله ی معروف کارمن – کوزنی .
بنابراین می توان گفت که هر سه روش فوق نتایج اساسی مشابهی به شکل زیر ایجاد می نمایند:

که uh سرعت سقوط با مانع ذره ، u1 سرعت سقوط آزاد ، سقوط بدون مانع ، کسر حجمی سیال(تخلخل) و( f( یک ضریب تخلخل است که مــی تواند شکل های مختلفی داشته باشد. رایج ترین و وسیع ترین استفاده ی ضریب تخلخل معادله ی ریچاردسون و زکی به صورت زیر است.

که k ثابت برای یک سیستم ویژه و c غلظت حجمی جامدات است؛

فصل دوم
جریان سیال و حرکت ذره در یک هیدروسیکلون
عمل جداسازی هیدروسیکلون ها بر مبنای تاثیر نیروه های گریز از مرکز که درون بدنه ی هیدروسیکلون تولید می شوند، استوار است. به هر حال ، برخلاف گریز از مرکزهای ته نشین کننده، هیدروسیکلون ها بخش خای دورانی ندارند و جریان حلقوی لازم توسط پمپاژ سیال به طور مماسی درون بدنه ی استوانه ای – مخروطی ساکن تولید می شود. شکل ۲-۱ نمودار شماتیک یک هیدروسیکلون با طرح رایج را نشان می دهد؛ قسمت فوقانـــی بخش استوانه ای ، یه ویسله ی درپوشی پوشانـده شده است .

که از طریق آن لوله ی مایع سرریز (اغلب دیافراگم نامیده می شود) تا مسافتـی وارد داهل بدنه ی سیکلون می شود ته ریز، که اکثر جامدات را حمل می کند از حفره ای که در راس مخروط قرار دارد، سیکلون را ترک می نماید.
مایع از طریق یک وروردی مماسی که ممکن است، سطح مقطع ان دایره ای یا مربع مستطیلی باشد و تا جایــی که محدودیت های طراحی عملیاتی اجازه دهند در نزدیکـی درپوش فوقانـی جا داده شده و به درون هیدروسیکلون وارد می شود.
به جـز در ناحیه درونـی و اطراف مجرای ورودی مماسی ، حرکت سیال درون بدنه ی سیکلون تقارن دایره ای دارد و به طور شماتیک در شکل ۲-۲ نشان داده است بیشتر سیالی که وارد سیلکون می شود با جریان مارپیچی به داخل قسمت بیرونی مخروط معکوس ، جایی که آن از همه طرف به سمت مرکز هیدروسیکلون خوراک دهــی می شود، حرکت مــی کند در حالی که باقی مانده ی جریان جهت عمودی خود را معکوس نموده و از طریق جریان مارپیچی داخلــی به سمت بالا حرکت می کند و از ناحیه ی دیافراگـم سیلکون را ترک می کند.

شکل ۲ ـ ۲ چشم انداز یک هیدروسیکلون که جریان
گردایی را در داخل آن به طور شماتیک
نشان می دهد.
در قسمت فوقانی بخش استوانه ای ، یک الگوی جریانی ثانویه ای وجود دارد که در سرتاسر پوشش بالایی به سمت قاعده ی دیافراگم و در طول دیواره ی بیرونی لوله حرکت مــی کند و در نهایت به سیال باقی مانده در سرریــز ملحق می شود، این جریان ثانوی “مدار ثانوی” “مدار کوتاه” به دلیل وجود درپوش سیلکون و دیواره ی بیروی دیافراگم می باشد که سرعت دورانی را در نزدیکی آن کاهش می دهد و بنابراین نواحی کم مقاومت در برابر جریان از نواحی بیرونی با فشار زیاد به سمت نواحی با فشار کم به وجود می آید.
شکل ۲- ۳نمودار ساده ی جریان های محوری و شعاعی در یک هیدروسیکلون رایج را نشان می دهد : مدار کوتاهی که در بالا به آن اشاره شد. به وضوح دیده می شود . هم چنین یک یا چند جریان گردابی چرخشی وجود دارند که “کلاهک” نامیده شده و درشکل ۲-۳ علامت گذاری شده است . کلاهک نقش نگه دارنده را بین جریان حلقوی بیرونی که به سمت پایین و جریان حلقوی درونــی که به سمت بالا حرکت می کنند ایفا مــی کند . جریان های ردیابی کلاهک از هر گونه جریان شعاعی از داخل سطح استوانه ای در داخل جریان جلوگیری می کند که در این بخش در این مورد بیشتر بحث خواهد شد.
ویژگی مهم دیگر جریان در هیدروسیکلون ، تشکیل ستون هوای مرکزی می باشد . جریان قوی حلقوی ناحیه ی کم فشاری در مرکز به وجود می اورد که معمولا به تشکیل سطح آزاد مایع در حال دوران منجر شده که به شکل استوانه است و در تمام طول سیکلون برقرار می باشد. اگــر یکی از خروجی ها یا هر دو مستقیماً به هوای بیرون متصل شوند، ستون پر از هوا می شود . هر گونه گاز پخش شده یا حتی حل شده ی موجود در سیال ورودی نیز به این ستون مرکزی که ممکن است حتی هنگامی که خروجی ها به هوای بیرون متصل نشده باشند ، وارد شود. به وسیله فشار برگشتی متوقف شود . ستون هوا یک پدیده ی کاملا مطلوبی است و بیان گر پایداری جریان حلقوی ]۳[ می باشد و باید به صورت مناسبی مستقیم بوده و قطر آن در تمام طول سیکلون ثابت باشد.

۳ ـ ۱٫ توزیع سرعت ها و فشارها
سرعت جریان در یک هیدروسیکلون معمولا به سه مولفه تجزیه می شود: مماسی ، محوری و شعاعی . اطلاعات درباره ی توزیه سرعت ها در داخل جریان برای برقرار نمودن مدل تئوریکی فرآیند جدایش و مسلما در اصل، برای شبیه سازی مسیرهای پرتابی ذرات که از ان ممکن است پیش بینی های بازدهی تئوریکی حاصل شود، مهم می باشد.
بر اثر جریان حلقوی در هیدروسیکلون ، فشار ساکن به طور شعاعی به سمت بیرون افزایش می یابد .”این فشار ساکن گریز از مرکز” اساسا توسط توزیع شرعت های مماسی سیال درون جریان به دست می اید و سهم عمده ای در افت فشار کل در سرتاسر یک هیدورسیکلون در حال عملیات ، دارد.
بنابــراین ، نتجه مــی گیریم که توریع سرعت های مماسی از اندازه گیـــری های ساده ی فشار ساکن شعاعی محاسبه می شود . این ایده در مطالعات اولیه ی توزیع سرعت های مماسی در جـریان مایع صاف وجود داشت . در ایــن ] ۳۶[ اولین کسی بود که رابطه ای بین سرعت مماسی ، vt ، و توزیع فشار شعاعی با فرض این که مولفه ی سرعت شعاعی نسبت به مولفه ی مماسی قابل چشم پوشی است، به صورت زیر به دست آورد:
( ۲ ـ ۱ )
رابطه ی فوق برای محاسبه ی سرعت های مماسی با توجه به اندازه گیری هی فشار ساکن در مکان های مختلف در هیدروسیکلونی که با مایعات صاف در حال عملیات می باشد، مورد استفاده قرار می گیرد.
توزیع سرعت مماسی ای با اندازه گیری های مستقسم جریان توسط کلسال مورد تایید قرار گرفت. کار کلسال به طور وسیع پذیرفته شده است و نتایج آن در شکل های ۲-۴ ، ۲-۵، ۲-۶ به طور کیفی ارائه شده اند اندازه گیری های او بر مبنای اشباع کردن جریان آب صاف با ذرات دانه ریز آلومینیوم و با استفاده از میکـروسکوپ چشمــی مجهز به عدسی های شیئی درانــی استوار بودند. مولفه های سرعت مماسی در مکان های منتخب درون یک هیدروسیکلون شفاف به قطر mm 76 مستقیماً اندازه گیری شدند . مولفه های سرعت عمودی با اندازه گیری شیب مسیرهای ذرات ، نسبت به سطح افقی به دست آمدند و مولفه های سرعت شعاعی آب از مطالعه ی پیوستگی محاسبه شدند. طراحی سیکلون کلسال تا حدودی منحصر به فرد می باشد؛ زیرا دیواره ی سیکلون تا مسافتی بالاتر از قسمت تحتانی (قاعده) دیافراگم مخروطی بوده و در قسمت استوانه ای سیکلون اندازه گیری ای صورت نگرفته است .

شکل ۲ ـ ۴ . توزیع سرعت مماسی در یک
هیدروسیکلون [ ۳۷ ]

شکل ۲ ـ ۵ . توزیع سرعت عمودی
( محوری ) در یک هیدروسیکلون . LZVV
مکان سرعت قائم صفر می باشد .

شکل ۲ ـ ۶٫ توزیع سرعت شعاعی در یک هیدروسیکلون [۳۷]

۲ ـ ۲ . حرکت ذره در یک هیدروسیکلون
اگــر ذرات یا قطرات همـراه جریان وارد هیدروسیکلون شوند و چگالی آن ها از چگالی مایع تعلیق کننده متفاوت باشد، به دلیل تاثیرات گریز از مرکز که به وسیله ی سیال در حال دوران ، تولید می شود جدا خواهند شد. در اینجا فرض بـر این است که ذرات سنگین تـــر از سیال می باشند و بنابـــراین به طور شعاعــی به سمت بیرون حرکت می کنند ؛ حالتــی که معمولا کم تر اتفاق می افتد جدایش ذرات سبک تر از سیال است که به طور جـداگانه بررسی می شود و آن هنگامــی است که هیدروسیکلون ها برای جــدایش مایع از مایع به کار برده می شوند.
هنگام ورود ، افشانه ی مغشوش خوراک به صورت گلاب به درون گرداب داخل بخش استوانه ای وارد می شود و به احتمال قوی مخلوط بسیار مغشوش حاصله ذرات را در سرتاسر سطح مقطعی که برای جریان موجود می باشد ، پخش خواهد کرد. اطلاعات اندکی درباره ی دفتار مایع در مجاورت افشانه ی ورودی وجود دارد . اکثر تلاش های تئوریکی برای محاسبه ی مسیرهای پرتابی ذره ، این بخش از سیلکون را به عنوان ناحیه ی اولیه ی جدایش مورد توجه قرار می دهد و فرض می کند غلظت جامدا را به عوان ناحیه ی اولیه ی جدایش مورد توجه قرار می دهد و فرض می کند غلظت جامدا در داخل آن یکنواخت باشد.
فرایند جدایش بعدی به دو مرحله که اهمیت یکسانی دارند تقسیم می شود:
۱- جداسازی جامدات از کل جریان اصلی به درون لایه ی مرزی روی دیوار،
۲- جداکردن جامدات جدا شده از دیواربه داخل راس و خارج از سیکلون
بخش کوچکــی از جریان ، زیــر درپوش فوقانی ، جریان متقاطع تشکیل می دهد و همان طوری که در بخش قبلی توضیح داده شد ، گرداب را میان بُر می زند و تمام ذرات در ان جریان مسقیما وارد سرریز می شوند. به هر حال اکثر جامدات ، به درون جریان گردابی بیرونی می روند و بنابراین تحت تاثیر نیروی گریز از مرکزی که آن ها را به طور شعاعی به طرف دیواره می فرستند قرار می گیرند. نیروی گریز از مرکــز( متناسب با حجم ذره ) به وسیله ی نیروی کششی ( که با توجه به قانون استوکز با اندازه ی ذره متناسب می باشد) ممانعت شده و در نتیجه سرعت ته نشینی به اندازه ی ذره بسیار وابسته خوهد بود. بنابراین ذرات بزرگ ،‌آسانتر از ذرات دانه ریز ، که ممکن است زمانی که جریان حلقوی بیرونی به مخروط می رسد به لایه ی مرزی نرسد ، ته نشین شوند. این دلیل اولیه ی وابستگی ماهیت کارآیی هیدروسیکلون به اندازه ی ذره می باشد.
چون مخالفتی نسبت به حرکت ذره در جهات محوری و مماسی به وسیله ی هیچ کدام از نیروها وجود ندارد ، معمول فرض می شود که مولفه های سرعت در آن جهات ، مساوی مولفه هی سرعت جریان مربوطه باشد. مدل کردن مسیرهای پرتابی در ناحیه ی جریان حلقوی بیرونی امکان پذیر است. زمانی که جریان حلقوی بیرونی به ته مخروط می رسد به همراه ذرات دانه ریزی که هنوز در ان باقی مانده اند ، در عرض به داخل جریان حلقوی بیرونی تغذیه می گردند. بعضی از ذرات دانه ریز ممکن است هنوز قادر باشند از ان فرار کنند و به جریان حلقوی بیرونی ملحق شوند . این عمل باعث چرخش مقدار معین ذرات جامد خواهد شد و بعضی از ذرات دانه ریز، سیکلون را از طریق سرریز ترک خواهند کرد . فرض بر این است که جریان حلقوی درونی از نوع حلقوی اجباری باشد و حرکت ذره در این جریان نیز بتواند شبیه سازی شود.
ذراتــی که جدا شده و به درون لایه ی مرزی راه یافته اند همراه لایه ی مرزی به طرف راس مخروط حرکت می کنند . برخلاف نظریـه ی عمومی ، جاذبه ی ثقلی تاثیری روی جداسازی در هیدروسیکلون ها (به استثنای واحدهای بزرگ) یا روی جداسازی جامدات به درون راس ندارد؛ بلکه خود جریان است.
متأسفانه ، تضمیمی وجود ندارد تا ذراتی که جدا شده اند و به درون جریان لایه ی مرزی رفته اند از طریق ته ریز سیکلون را ترک نمایند و ممکن است پدیده ی ترکیدن مغشوش ]۴۵[ بعضی از ذرات را دوباره به درون جریان اصلی حمل کند . احتمال دارد علاوه بر این ، لایه مرزی بیش از حد دارای ذرات شود و متورم گردد و اگر میزان ته ریز به طور مناسب برای کنار آمدن با این تورم افزایش نیابد. بخشی از جریان لایه ی مرزی با جریان حلقوی اصلی مخلوط شده و از طریق سرریز سیکلون را ترک می کند؛

فصل سوم
انواع هیدورسیکلونهای موجود
۳ ـ ۱ . تغییرات در طرح اولیه
برای شروع هیدورسیکلون معمولی ، مخورطی – استوانه ای که خوارک از طریق یک وروردی مماسی وارد آن می گردد در نظر گرفته می شود . شکل ۳-۱ علائم مربوطه برای اندازه ی طرح را نشان می دهـد . تأثیر هر کدام از اندازه ها روی کارایـی سیکلون به طور جداگانـه بحث شده است. در اینجا ، زاویه ی قسمت مخروطی به عنوان متغیر اصلی طراحی در نظر گرفته می شود. افزایش زاویه به جریان های چرخشی در بدنه ی اصلی منتهی شده و سیکلون را جهت اهــداف طبقه بنـــدی یا کاربـــردهای دانه بندی مناسب تر می کند.
۳ ـ ۱ ـ ۱ . طرح های معمولی با زاویه ی کم قسمت مخروطی
این دسته از طراحی های هیدروسیکلون وسیع ترین گروهی هستند که در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد . ویژگی این گروه به وسیله ی طول نسبتاً دراز سیکلون ، چهار یا هفت برابر قطر بدنه یا بیشتر و زاویه ی قسمت مخروطی در حدود ۲۵۰ یا کم تر مشخص می شود. سیکلون هایی از این قبیل قادر هستند در حد جدایش پایین ، عملیات انجام دهند، بنابراین برای اهداف تصفیه یا تغلیط ، جایی که بازیابی های جرمی زیاد مناسب بوده ( سیلکون های بسیار کوچک با قطر mm 20-10 حد جدایش کوچک تر از um 2 تولیـد می کنند ) مطلوب می باشند . هم چنین برای عملیات طبقه بندی جامدات ، جایی که حد جدایش های پایین لازم باشد ، به کاربرده می شوند . ویژگی های طراحی ای که در بالا به آن ها اشاره شد اغلب با اندازه های نسبتا کوچکی از روزنه های وروید و سرریز همراه هستند که این امر از ویژگی های هیدروسیکلون های با بازدهی بالا، می باشد.

شکل ۳ ـ ۱ . نمودار شماتیک یک هیدروسیکلون که ابعاد مهم را نشان می دهد .

نسبت های هندسی ثابتهای افزایش مقیاس معیار هزینه ی اداره کردن
نوع سیکلون و اندازه ی هیدروسیکلون Di/D D0/D l/D L/D زاویه
(درجه)
kp nk
طرح ریتما]۵۱[ (جدایش بهیه )
m 75% D= 28/0 34/0 4/0 5 20 611% 316 134% 12/2
طرح بردلی]۳[
m 38%=D 133/0
20/0

۳۳/۰

۸۵/۶ ۹ ۱۱۱۱/۰ ۵/۴۴۶ ۳۲۳/۰ ۱۷/۲
سیکلون موزلی]۶۵[
m22%=D

۱۵۴/۰

۲۴۱/۰

۵۷/۰

۴۳/۷

۶ ۱۲۰۳/۰ ۶۳۸۱ ۰ ۲۰/۳

سیکلون موزلی]۶۶[
m44%=D 160/0

۲۵/۰

۵۷/۰

۷۱/۷ ۶ ۱۵۰۸/۰ ۴۴۵۱ ۰ ۸۸/۴
سیکلون موزلی]۶۷[
m44%=D 197/0

۳۲/۰

۵۷/۰

۷۱/۷ ۶ ۲۱۸۲/۰ ۳۴۴۱ ۰ ۷۰/۸
مدل R،۳اینچی وارمن ]۶۸[
m76%=D 29/0

۲۰/۰

۳۱/۰ ۰/۴ ۱۵ ۱۰۷۹/۰ ۶۱۸/۲ ۸/۰ ۰۷/۲
مدل ۲، های –کلان]۷۰[
m97%=D 175/0 25/0 92/0
(59/0)* 6/5 10 – 5/873 2/0 –
مدل ۳، های – کلان]۷۰[
m125%=D 15/0 20/0 80/0
* (/51) 0 4/5 1- – 5/815 2/0 –
دمکو]۷۱[
m51%=D 217/0 50/0 0/1 7/4 25 – – – –
دمکو ]۷۲[
m102%=D 244/0 313/0 833/0 9/3 20 – – – –
Rw2515(Akw) ]69[
m125%=D 20/0

۳۲/۰

۸/۰ ۲۴/۶ ۱۵ ۱۶۴۲/۰ ۲۴۵۸ . ۶۶/۶

جدول ۳-۱٫خلاصه ای ازطراحی های معروف هیدروسیکلون ها

۲- طرح های با زاویه ی بزرگ قسمت مخروطی
این گروه شامل سیکلون هایی می شود که عموما کوتاه تر از آن هایی که در بخش ۵-۱-۱ توضیح داده شده و زاویه ی قسمت مخروطی بزرگ تر از ۲۵۰ است که با توجه به شکل ذره یا چگالی برای جداسازی مورد استفاده قرار می گیرند . این توانایی از چرخش مجدد جریان در قسمت پایین جریان سیکلون که در زوایای بزرگ قسمت مخروطی به یک بستر سیال دورانی شباهت دارد، نشات می گیرد. ]۴۴[ . جدول ۳-۲ طرح های مختلف سیکلون را در این گروه نشان می دهد.
حدول ۳-۲ . فهرست طرح های قسمت مخروطی با زاویه بزرگ *
نوع سیکلون ، مرجع Di/D D0/D Du/D L/D L/D زاویه ی مخروط
ریتما، طبقه بندی بهینه]۵۱[ ۱۴/۰ ۱۴/۰ – ۴/۰ ۵/۲ ۲۸۰
دریسن،mm60
قطر]۷۲[ ۱۶۷/۰ ۳۳۳/۰ ۲۴۷/۰ – – ۴۵۰
دریسن،mm600
قطر]۷۲[ ۱۶۷/۰ ۳۳۳/۰ ۲۴۷/۰ – – ۶۰۰
ریتما، mm600
قطر]۴۴[ ۸۳% ۸۳%
(۳۳۳/۰) ۱۳% ۲۳% ۵۳% ۱۶۰۰
ریتما،mm300
قطر]۴۴[ ۱۳۳/۰ ۱۶۷/۰
(۴۶۷/۰) ۲۷% – ۱۷/۱ ۱۶۰۰
* ارقام داخل پرانتزها نشان دهنده ی قطر بیرونــی (نسبت به D ) پیرامون دیسک روی ایافراگم می باشند. جایی که اعدادی قید نشده به دلیل موجود نبودن اطلاعات در مرجع اصلی می باشند.

۳ ـ ۱ ـ ۳ . سیکلون های با کف مسطح که تخلیه ی جامدات در آن از قسمت مرکزی صورت می گیرد.
این نوع سیکلون ممکن است به عنوان یک حالت خاص از طرح های با زاویه ی بزرگ که زاویه ی مخروط آن ۱۸۰۰ می باشد در نظر گرفته شود؛ ولی ، چون سیکلونی بدون بخش مخروطی می باشد ، برای آن جایگاهی ویژه ای در نظر گرفته شده است ؛ البته این ایده ای جدیدی نیست ، خصوصا هیدورسیکلونهای استوانه ای مدت هاست ، به عنوان اولین مرحله در یک سیستم دو مرحله ای ، مورد استفاده قرار می گیرد و جامدات را از قسمت محیطی تخلیه می کنند. طرحی که در اینجا بررسی می شود از نوع تخلیه جامدات در مرکز می باشد؛ همان طوری که در شکل ۳-۲ نشان داده شده است.
تراوینسکی اخیرا این نوع سیکلون را معرفی نموده و معتقد است که به اصطلاح سیکلون CBC (کلاسیفابر بستر چرخشی ) کف مسطح زاویه ی مخروط ۱۸۰۰ دارد؛ ولی به گفته ی خود تراوینسکی زاویه، گاهی به دلایل مقاومت ساختاری باید کم تر(۱۶۰۰-۱۲۰۰) باشد . او نیز هم چون زیتما، چرخش هم رفتی قوی نزدیک کف سیکلون را به دلیل کاهش جریان گردابی توسط اصطحکاک دیوار در کف، مشاهده کرد. همان طور که از شکل ۵-۲ مشخص می گردد جریان چرخشی در نزدیک دیوارها روبه پایین است؛ ولی در مرکز به دور از روزنه ته ریز ، به طرف بالا می باشد . در کف ، جریان به سمت درون بوده و به تخلیه ی جامدا کمک می کند؛ بنابراین ، تخلیه را بدون کمک از مخروط معمولی، ئممکن می سازد.
در این جریان چرخشی کنسانتره ی جامدات تشکیل یک بستر سیال دورانی می دهد و چون جریان در مرکز به طرف بالا است ، سعی می کند روزنه ی ته ریز را رها کند، در نتیجه ته ریز به طور قابل ملاحظه ای بدون مسدود شدن بیشتر از طرح های معولی خفه می شود.

شکل ۳ ـ ۲ . سیکلون با کف مسطح که جریان های چرخشی را نشان می دهد .
ممکن است طبقه بندی در حد جدایش تاum 800 صورت گیرد. بنابراین حد جدایش به وسیله ی خفه کردن (یا کند کردن) ته ریز کنترل می شود؛ در حالی که اساسا غلظ ته ریز ثابت می ماند . تغییرات در دانه بندی و غلظت خوراک تاثیر کمی روی حد جدایش دارند.
تمام ویژگــی های فوق در مورد سیکلون CBC ( که بسیار شبیه به طرح های با زاویه ی بزرگ بلکه شاید حتی برجسته تر می باشد ) با توجه به اندازه و شکل ذره ، آن را برای طبقه بندی (با اندیس دقتی که در معادله تعریف شد و حدود ۴/۰ می باشد) ، جـــداسازی و هم چنین جدایش واسطه ی سنگین ، مطلوب می سازد.
۳ ـ ۱ ـ ۴ . سیکلون استوانه ای با تخلیه ی محیطی جامدات
همان گونه که در بالا اشاره شد ، این طرح اساسا در کنه آرایی برای مد مدیدی در طراحی های دو مرحله ای که توسط پوارو]۱[ گزارش شده بود. به کار رفت و در شکل ۳-۳ به صورت نمودار شماتیک نشان داده شده است . همان طوری که دیده می شود، چنین آرایشی سه محصول طبقه بندی شده تولید می کند، به هر حال ، کاربردهای مدرن تر و طراحی های سیکلون استوانه ای با تخلیه ی محیطی جامدات وجود دارند.

شکل ۳ ـ ۳ . یک سیکلون استوانه ای به عنوان اولین مرحله در یک آرایش دو مرحله ای

سیکلون از یک”محفظه ی پذیرش” فوقانی تشکیل شده است که جریان چرخشی قبلاز این که از طریق شکاف های مماسی وارد قسمت مخصوص سیکلون شود از این محفظه ی پذیرش فوقانی عبور می کند . جامدات جدا شده از طریق یک شکاف حلقوی در کف سیکلون جمع آوری می شوند و سپس در دیگی در قسمت پایین انباشته می گردند یا به طور پیوسته همانند سیکلون معمولی تخلیه می شوند و مولفان مدعی هستند به دلیل فقدان بخش مخروطی و سایش کم تر، امکان عملیات با دیگی که گاه گاهی زهکشی می شود (این در سیکلون های معمولی نیز وجود دارد ) به طوری که می توان آن را با یک کیسه ی صافی برای آبکش بیستر جامدات مجهز کرد و هم چنین افت فشار کم تر (بلکه احتمال هم چنین بازیابی های جرمی کم تر و ظرفیت های تا h-1 m3 2725 وجود دارد.

شکل ۳ ـ ۴ . نمودار شماتیک جدا کننده ی لاکوز

طرح دیگر در این طبقه، با افزایش هوا از طریق یک استوانه ی متخلخل است که پوسته ی بیرونی یک سیکلون تمام استوانه ای را تشکیل می دهد.

شکل ۳ ـ ۵ . سیکلون هوای پخش شده ( A ) برای فلوتاسیون کانی ، ( B ) طرح اصلاح شده برای فلوتاسیون نفت از آب
گلاب به طور مماسی از طریق یک لوله ی اصلی سیکلون معمولی تغذیه می شود و جریان حلقوی درون سیکلون را ایجاد می کند . حباب های هوا بر اثر برش در دیوار تولید شده و دارای قطری بین mm 5/0-2/0 ، می باشند. هنگامی که به طور شعاعی به سمت داخل عبور می کنند ، ذرات آبران را به درون فاز کف در مرکز جریان منتقل نموده و از طریق دیافراگم به خارج از سیکلون منتقل می شوند.ذرات آب دوست به دیوار استوانه ی متخلخل پرتاب شده و از طریق ته ریز تخلیه می گردند.
سیکلون هوای پخش شده در کانه آرایی وسیله ی بسیار مفیدی برای بازیابی فلز است و در شستشوی زغال سنگ ، جایی که بازدهی جدایش قابل مقایسه یا بهتری نسبت به تکنولوژی های معمولی تولید کرده ،نیز کاربرد دارد.
سیکلون های مخصوص جدایش مایع از مایع
برای پرهیز از معلق سازی قطرات فاز پخش شده در شیب های تند و جریان سریع (هم چنین شکست به وسیله ی تنش برشی حداکثر ناپایدار مغشوش) باید تغییرات طراحی در هیدروسیکلون های معمولی عملی شده و شرایط عملیاتی مختلف نیز به کار برده شود.)
مخلوط خوراک از درون ورودی های مماسی دوقلو به داخل محفظه ی ورودی قطر بزرگ ، جایـــی که نیــروهای برشی در جریان کم بوده ، وارد می شود.

شکل ۳ ـ ۶ . هیدروسیکلون مربوط به جدایش مایع ـ مایع فاز پخش شده سبک است
زمان توقف کافی،بدون افت فشار بسیار زیاد، در بخش بسیار درازی از سیکلون که قسمتی از آن مخروطی (در یک زاویه ی انتخابی بسیار کوچک در حدود۰ ۵/۱ ) و قسمتی استوانه ای می باشد ، به دست می آید . نوک تیز کردن تدریجی بخش مخروطی باعث به وجود آمدن جریان حلقوی با قطر درونی بسیار کوچک می شود ، در حالی مه فقط کسر کوچکی از دبی خوراک را در مرکز (جایی که فاز سبک تجمع می یابد) مغزه (ستون هوا) تشکیل می دهد و از طریق دیافراگم ، سیکلون را ترک می کند . بنا براین دیافراگم قطر کوچکی دارد و ضرورتی ندارد که به درون سیکلون وارد شود. بخش استوانه ای طویل برای مغزه ی جریان معکوس که به انتهای آن ، جایی که تخلیه ی فاز پیوسته به وقوع می پیوندند ، نفوذ می کند ضروری است .این طرح با قطرهای D ، از ۲۰ تا mm 60 آزمایش شده است.
در تصفیه ی آب آلوده به نفت ، طرح فوق به اثبات رسانده که توانایی جداسازی تا ۹۷۵ نفت در خوراک را ، در حدهای جدایش زیر um 10 دارد ؛ این کارایـی اساسا مستقل از غلظت خوراک ، تا ۳% می باشد . ویژگی برجسته ی عملیاتی این سیکلون جلوگیری از مغزه ی گار( که به وسیله ثیو برای پایداری بهتر جریان حلقوی ضروری تشخیص داده می شود) به وسیله ی فشار برگشتی و هم چنین اختلاف افت فشار بین خوراک و دو خروجی محصولات می باشد؛ افت فشار اندازه گیری شده ی سرریز در حدود دو برابر افت فشار ته ریز می باشد . فشار برگشتی و نسبت ته ریز به ظرفیت با تنگ کردن دو جریان خروجی به وسیله ی سوپاپ کنترل می شود و زمان توقف متوسط فاز پیوسته در حدود sec 3 می باشد.

شکل ۳ ـ ۷ خروجی هم محور برای جداسازی مقادیر بسیار کم پخش شده
۳ ـ ۱ ـ ۶ ـ سیکلون مایع برای جداسازی گاز
وجود فشار کم در مغزه ی جریان سیکلون یک روش عالی برای گاز زدایی مایعات به وسیله هیدروسیکلون ها می باشد . احتمالا بیشترین کاربرد مهم تجاری برای گاز زدایی نفت خام در سکوهای نفتی دریایی جایی که فضا ارزشمند بوده ، می باشد. هیدروسیکلون معمولی به وسیله ی شرکت نفت بریتانیا (BP) برای این هدف اصلاح و توسعه یافته است.
و اکنون طرح جدید از نظر تجاری جهت جایگزینی جداکننده های ثقلی بزرگ که به طور معمول مورد استفاده قرار می گیرند امکان پذیراست.

شکل۳-۹هیدروسیکلون برای گاززدایی نفت خام
سیکلون جدید BP برای جدایش گاز از مایع در شکل ۳-۹ به طور شماتیک نشان داده شده و به عنوان یک مخزن فشار، برای فرآیند کردن دبی های در حدود h-1 m3 400 و برای مقاومت در برابر فشار در سرچاه MNm2 14/1 طراحی شده است. این طرح دارای یک ورودی مماسی تکی است که با آرایش “پره و پوشش ۱” که کنترا سرعت ورودی را فراهم می کند، مجهز شده است. استفاده از موج گیر در ورودی نسبت برگشت کم را که معمولا به هیدروسیکلون ها نسبت داده می شود برطرف می کند . در سیکلون BP دیافراگم از اکثر هیدروسیکلونها عریض تر است، زاویه ی مخروط کوچک بوده و روزنه ی ته ریز بزرگ را احاطه مهره ی آب بندی مایع روی ته ریز به وسیله محفظه ی آزاد کننده که مخروط سیکلون را احاطه می کند فراهم می شود و گاز از طریق دیافراگم و نفت از طریق ته ریز سیکلون را ترک میکنند.
در آزمایش مدل های واحد صنعتی در یک مرکز جمع اوری نفت خاورمیانه ، نفت با محتوی ۶۴% حجمی گاز به کم تر از ۵% حجمی ، بدون این که انتقال یابد ، گاز زدایی شد. اضافه کردن حدود ppm 1 ماده ی ضد کف ضروری بود . آزمایش ها برای مقایسه ی هم زمان با یک جداکننده ی ثقلی معمولی عملی شدند و به اثبات رسید که سیکلون بسیار مفید تـر از جداکننده ی ثقلی معمولی بود.
۳ ـ ۲ . انواع روزنه های تخلیه
فقط هیدروسیکلونهای با قطر کوچک یا هیدروسیکلونهای مخصوص داری روزنه ی ته ریز ثابتی می باشند ولی اکثر واحدهای تجاری با روزنه ی قابل تغییر تجهیز میشوند . علت این است که اندازه بهینه ی حفره به طور قابل اطمینانی نمی تواند پیش بینی شود و تنظیم درست ان برای بهترین عملیات سیکلون اساسی می باشد . اندازه ی روزنه ی ته ریز مستقیما بر نسبت ته ریز به ظرفیت ، غلظت ته ریز و حد جدایش تأثیر می گذارد.
بهترین تنظیم روزنه ته ریز بعد از شروع دستگاه و هم چنین در حین عملیات ، در زمانی می باشد که هر کدام از شرایط عملیاتی تغییر کند.
این ها شامل افشانک های قابل تعویض، حفــره های قابل تنظیم مکانیکــی ، روزنه ی کنترل شونده هوایی یا هیدرولیکی یا حتی وسایل خود تنظیم که چگالی یا غلظت ثابت ته ریز را حفظ می کنند، می شوند.

سیکلون های فلزی یا سرامیکی قابل جدا شدن است و تعویض بر اثر سایش در آن ناحیه تعویض اندازه ی ته ریز را امکان پذیر می سازد. طرح تجاری دیگری از یک سیستم چند دیسکی از محافظ استوانه ای لاستیک قالبی با مخروطی در درون که به تعدادی دیسک نازک تقسیم شده ، تشکیل گردیده است . اندازه ی روزنه در دامنه وسیعی با اضافه کردن با خارج نمودن تعداد مناسبی از دیسک ها در حالی که شکل مخروطی کاملا حفظ می شود . غییر داده می شود . به طور واضح ، این نوع روزنه ی ته ریز تنها وقتی که سیکلون از جریان جدا شده است، تغییر داده می شود.
روزنه هایی که به طور هوایی یا هیدرولیکی کنترل شده در سیکلونهای بزرگ تر ، رواج بیشتری دارند و برای کنترل خودکار غلظت ته ریز یا دبی جرمی مناسب می باشند. چنین” سوپاپ های” راس برای اندازه های مختلف قابل تعویض هستند و هر اندازه سوپاپ تا ۶۰% حداکثر قطر آن متغیر می باشد.
میزان ته ریــز نیز به وسیله فشار برگشتی با یک سوپاپ جریان روبه پاییا ، همانند جدایش ، ولی برای سیکلون های انفرادی که با تعلیق های عملیات انجام می دهند توصیه نمی گردد؛ زیرا در چنین جالت هایی احتمال دارد خود سوپاپ تنگ کننده مسدود شود، به هر حال آن ، چون حفره ی ته ریز واحدهای تکی نمی تواند به کم تر از یک اندازه ی معین بدون خطر جدی مسدود شده کاهش داده شود، تنها انتخاب باقی مانده مونتاژ (نصب) چندگانه ی سیکلون های با قطر کوچک می باشد. و در هر صورت برای بسیاری از واحدهای چند سیکلونی تغییر روزنه های ته ریز سیکلون های تشکیل دهنده امکان ندارد؛زیرا تعداد سیکلون ها زیاد بوده و غالبا هم در قالب های چدنی یا پلاستیکی ساخته می شوند؛ بنابراین قابل دسترسی نمی باشند.
از نوعی کنترل ته ریز به وسیله ی فشار برگشتی که کمتر مشمول مسدود شدن می شود استفاده شده است.
آرایش چند سیکلونی
هیدروسیکلون های با قطر کوچک تر برای افت فشار مشابه بازدهی جدایش بهتری می دهند. دو عملیات تصفیه یا هنگامی که طبقه بندی در حدهای جدایش کم ( معمولا زیر um 10 ، وای در بعضی حالات درشت تر) لازم باشد ، ردیف هایی از هیدروسیکلون های با قطر کم برای فرآیند کردن دبی های بزرگ به صورت موازی استفاده می شوند . این عمل ممکن است با به کارگیری چندین سیکلون مجزا به صورت موازی یا هنگامی که تعداد زیادی از واحدهای حقیقتا کوچک مورد استفاده قرار می گیرند، با محصور کردن سیکلون ها در یک مکان مجزا با محفظه های تخلیه ی مشترک ، صورت گیرد، ئچنین واحدهای چند سیکلونی ممکن است خودشان به صورت موازی در آرایش های چند گانه یا برای تولید ستون های کوچک که قادر هستند دبی های بسیار بزرگ تر را فرایند کنند، روی هم قرار داده شوند.
اولین آرایش خطی A در جهت افقی ، داری سیکلون هایی است که در یک سمت یا هر دو سمت چند راهه ی خطی که سیکلون ها به آن متصل شده توزیع گشته و تا ۲۴ واحد در هر سمت استفاده شده اند. هنگام طراحی سیستم چند راهه برای تعداد واحدهای بزرگ جهت اطمینان از این که هر کدام از سیکلونها از جریان سیال و هم چنین دبی جرمی جامدات سهم عادلانه ای خواهند داشت ، باید دقت شود . سیکلونهای مجزا ممکن است به طور عمودی یا کمی شیب دار نصب شوند.
آرایش خطی با قرار دادن سیکلونهای با قطر کم در داخل یک جعبه ی مربعی یا مستطیل شکل و با باز گذاشتن ورودی های مجزا به درون جعبه استفاده می شوند. وقتی که خوراک به درون جعبه پمپاژ شود، هر کدام از سیکلونها سهم خود را از جریان برمیدارند. خروجی ها به درون محفظه های سرریز و ته ریز مشترک متصل می شوند.
آرایش خطی دیگری که در صنعت استفاده می شود به صورت B بوده که در شکل ۵-۱۳ نشان داده شده است . واحدهای مجزا در این مرحله تقریبا افقی می باشند و به صورت عمودی تنظیم شده اند که دوباره از لوله های اصلی چند راهه ی مشترک تغذیه شده و به لوله ی اصلی چند راه مشترک تخلیه می شوند، شیب جزیی از حالت افقی برای ممکن ساختن زهکشی سیکلون ها در هنگام توقف ضروری می باشد.

شکل ۳- ۱۳ ـ آرایش های چند سیکلونی
از نظر توزیع خوراک آرایش های دایره ای مطلوب تر هستند چون طول لوله ها در هر واحد و بین آن واحد و لوله ی اصلی چند راهه که در مرکز قرار گرفته است یکسان می باشد. آرایش C در شکل ۵-۱۳ احتمالا رایج ترین آرایش برای ادغام چند سیکلون انفرادی با هم دیگر می باشد که بعضی اوقات به دلیل شکل لوله گذاری ، مخصوصا چرخش پیچ و خم های ۱۸۰۰ لوله های سرریز ار هر کدام ار واحدها به چاهک مرکزی “آرایش عنکبوتی” نامیده می شود که در اینجا همانند آرایش خطی افقی به حالت عمودی یا با شیب کم قرار داده می شوند.
آرایش دایره ای برای استفاده در واحدهای چند سیکلونی کوچک که در این حالن شکل جعبه های دایره ای ، اغلب شکلی به صورت چیدن بر روی هم ، به خود می گیرد ، نیز بسیار مناسب می باشد . سیکلون ها در داخل به صورت واحدهای مجزا ، با استفاده از سیستم های گیره دار ، نصب یا درون قالب پلاستیکی یا فلــزی، اغلب همراه با یک پیش فیلتر و مجاری همراه ، قــرارداده می شوند.
واحدهای چند سیکلونی کوچک ( متراکم ) که چندین سیکلون با قطر کوچک را جا می دهند در بعضی مواقع دارای سیکلون هایی روی چندین دایره ی گام هم مرکز بوده ، در نتیجه حاوی صدها سیکلون مجزا می باسند و بعضی از واحدهای اولیه از این نوع با محور افقی به کار برده میشدند و با توزیع ناقص جامدات ، درون خودشان مواجه شده و تعدادی از سیکلون ها نیز مسدود می شدند . علت این نقض ته نشینی ای بود که درون محفظه های توزیع و دریافت جامدات رخ می داد . به همین دلیل ، نگه داشتن محور در چنین واحدهایی به حالت عمودی بهترین روش می باشد.
آرایش D در شکل ۵-۱۳ آرایش دایره ی دیگری را نشان می دهد که معمولا سیکلون های انفرادی به صورت شعاعــی و به شکل ستاره ای با مخروط ها به سمت داخل نصب شده اند . وقتی که این آرایش به سیکلونهای بزرگ تر و چند تایی مورد استفاده قرار گیرد ، سیب دار کردن جزیی سیکلونها (مخروط به طرف پایین ) برای آسان نمودن زهکشی در هنگام توقف ضروری می باشد.
هم چنین این آرایش برای طراحی واحدهای کوچک (متراکم ) چند تایی مورد استفاده قرار گرفته است؛ دیسک های سیکلون هایی که به صورت ستاره ای قالب گیری می شوند درون استوانه ها روی هم انباشته می گردند. بیش از این چنین سیستم هایی مثل سیکلون های به نظر نمی رسد بلکه به ستون های مهندسی شیمی برای انقال جرم بیا سیستم های توری در عملیات فیلتر کردن شبیه می باشند. مشکلی که در مورد تمام واحدهای متراکم صحت دارد، ناتوانائی اپارتور در مشاهده ی هر گونه مسدود شدن می باشد که این مسائل فقط از طریق ویژگی های کارایی عمومی از قبیل افزایش افت فشار می توانند تشخیص داده شوند.
موادی که هیدروسیکلون ها از آن ساخته می شوند.
مواد ساخت هیدروسیکلونها به طور کاملا واضح با کاربــــرد تغییــر می کنند . رایج ترین مواد عبارتند از: فولاد ( با آستر لاستیکی یا سرامیکی اگر ضروری باشد) ، سرامیک ، چینی ، باکلیت ، پلی اورتان و پلاستیک های دیگر هم چون پارچه ی پشم شیشه ی مستحکم و دیگر مواد مشابه آن استفاده ی آسترها در سیکلون های بزرگ فولادی یا آلیاژی (آبدیده یا صفحه فولادی) بسیار وسیع می باشد؛ استرهای مخصوص مقاوم در برابر سایش و خوردگی شامل کربوسیلیسیم ، آلومین، لاستیک زنجیری طبیعی یا مصنوعی ، کلروپلی وینیل ، نایلون و غیره می باشند. البته محدودیت دمایی با مواد پلاستیکی یا مصنوعی وجود دارد : PVC حدود ۷۷۰c ، نایلون ‍C 660 ، پلی اورتان C 930 – 80 و لاستیک چسبی C650 .
گاهی فقط مخروط ها از ماد مقاوم در برابر سایش مثل سرامیک ها یا پلاستیک ها ساخته می شوند. در حالی که بقیه ی سیکلون از فلز ساخته می شود و امروزه پلی اورتان به طور وسیعی برای قالب گیری سیکلون ها استفاده می شود و اغلب شرکت های تخصصی مخروط ها را با قالب ریزی تزریقی ، برای عرضه کنندگان مشهور هیدروسیکلون، تولید می کنند. پلی اورتان تحت عناوین مختلف تجاری به فروش می رسد . نمونه و ولکولان ، چکتوتان، ویبراتان یا دوپونت ادیپرن موکا می باشند.
بدنه سیکلون بیشتر از ۳ بار( چدن ۶ ماه و پلی ورتان ۱۸ ماه )،دیافراگم بار، حاشیه ی ورودی ۱۲ بار و سر لوله ، که از نیکل ساخته شده بود، وبیشتر از ۳ بار دوام آوردند. به طور متوسط قسمت های پلی اورتان بیشتر از دو برابر آسترهای لاستیکی و سرامیکی مقاوم بوده اند.

فصل چهارم
نصب و عملیات هیدروسیکلونها؛ ویژگی های عملیات
نکاتی درباره ی نصب هیدورسیکلون ها
جهت یابی به طرف جاذبه ی زمین و استفاده از چندین سیکلون مهمترین جوانب نصب محسوب می شود.
۴-۱-۱٫ جهت یابی با توجه به جاذبه ی زمین
جهت یابی با توجه به جاذبه ی زمین اولین تصمیمی ات که باید در نصب سیکلونهای مجزا یا مونتاژ تعداد زیادی از سیکلونها اتخاذ ود. قوه ی جاذبه ی زمین نقش بسیار کمی در فرآیند جدایش ( به استثنا سیکلون های بزرگ ، که سعی می شود برای جدایش جامدات دانه درشت استفاده شوند ) دارد ؛ بنابراین هیدروسیکلونها در هر جهت ، حتی به طور افقی یا معکوس ، به کار برده می شوند و هنوز هم کار خواهند کرد به جز حالت معکوس ، که فقط برای کاربردهای طبقه بندی ویژه به کار برده می شود و از استرالیا شروع شده است .
انتخاب از میان سیکلون های با محور افقی ، شیب دار و عمودی صورت می گیرد و در دو حالت اخیر (شیب دار و عمودی) جهت مخروط به طرف پایین می باشد.
حالتی که محور کاملا افقی باشد نادر است و عموما توصیه نمی شود ؛ زیرا اجازه نمی دهد هنگامی که سیکلون از جریان جدا می شود ( مگر این که مقرارت ویژه وضع شوند ) کاملا زهکشی شود و بعضی آرایش های چند سیکلونی در جایی که سیکلون ها در یک حلقه با محورهای شعاعی قرار داده می شود ، وجود دارند که باعث می شود سیگلونها در حالت افقی کار کنند.
زاویه ی منتخب به صورتی است که زاویه ی کوچکی درحدود ۵۰ ، بین پایین ترین خط مخروط سیکلون و خط افقی برای آسان شدن زهکشی در توقف به وجود می آورد.

شکل۴ ـ ۱ ـ حداقل زاویه ی شیب باعث زهکشی کامل در هنگام توقف می شود
بازدهی جدایش سیکلون های بزرگ تحت تاثیر نیروی جاذبه قرار نمی گیرد ؛ زیرا آن ها برای جدا کردن ذرات درشت به کار برده می شوند و ذرات در جریان مدار کوتاه در سرتاسر سقف سیلکون سعی می کنند از این جریان جدا شده و به فرآیند جدایش با حرکت معمولی وارد شوند . در نتیجه از نقطه نظر این بازدهی ، عملیات با چنین سیکلون هایی در حالت عمودی مفید می باشد.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 10700 تومان در 97 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد