اصول طراحی هیدروسیکلون های جداکننده جامد ازمایع درآب وفاضلاب
پیشگفتار
گرایشی به هیدروسیکلون ها، مخصوصا در مهندسی شیمی و صنعت نفت ، به وجود آمده است که به چندین عامل بستگی دارد :
- 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.
- 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.
- 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 10 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: تصفیه ی مایع ، تغلیط گلاب ، شستشوی جامدات ، 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[1] و اکثر جامدات را حمل می کند یا حداقل بخش دانه درشت تر که هنوز در مقداری مایع معلق می باشند و سرریز[2] 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-17200-1/0 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 50-45% 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.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
پیشگفتار 1
مقدمه 2
فصل اول
اصول اندرکنش ذره – سیال 4
رفتارتعلیق ها 7
فصل دوم
جریان سیال وحرکت ذره دریک هیدروسیکلون 9
توزیع سرعت ها وفشارها 12
فصل سوم
انواع هیدروسیکلون های موجود 19
تغییرات درطرح اولیه 19
سیکلون های مخصوص جدایش مایع ازمایع 28
انواع روزنه های تخلیه 32
فهرست مطالب
عنوان صفحه
آرایش چند سیکلونی 35
فصل چهارم
نصب وعملیات هیدروسیکلون ها 42
عملیات وکنترل هیدروسیکلون 46
افت فشارودبی 47
افت فشاردرغلظت های زیاد 49
تاثیرات کنترل ته ریز 50
فصل پنجم
تاثیرات متغیرهای طراحی 54
پرداخت درونی ،زبری دیوارها 55
تاثیرات قطردیافراگم 57
تاثیرات روی ستون هوا 60
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل ششم
بازدهی جدایش 61
بازدهی ابعادی کاهش یافته 63
فصل هفتم
انتخاب هیدروسیکلون 65
بهینه سازی بین شرایط عملیاتی وهزینه اقتصادی وبیان نظریه های موجود درمورد عوامل موثردرطراحی 79
منابع وماخذ 91
ضمائم
اصول طراحی هیدروسیکلون های جداکننده جامد ازمایع درآب وفاضلاب