فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:66
چکیده:
دربیشتر موارد جدا کردن دو مایع مخلوط نشدنی ، در فاز های سبک و سنگین و بخار ضروری می باشد .
یک نوع مثال جداسازی از آب ، و یک هیدروکربن مایع و بخار می باشد . اطلاعات کمی از جداسازی بر روی سه فاز ( مایع/مایع/بخار ) منتشر شده است . و بیشتر اطلاعات تنها در فایل های شرکت طراح موجود می باشند .
این سری از تلاش ها بوسیله ی پوشش دادن اصول طرح جداکننده های سه فازی به ما کمک می کنند و باعث فراهم آوردن یک شیوه ی گام به گام برای کار کردن در محیط واقعی و عملی می گردد . بعلاوه مثال هایی به عنوان راهنمایی پیشنهاد شده است که به ما در بوجود آوردن فرضیات برای انجام دادن محاسبات کمک خواهد کرد .
انتخاب جداکننده های سه فازی
با توجه به طرح های دو فازی ، واحد های سه فازی هر کدام می توانند عمودی یا افقی باشند . اگرچه بطور مثال آنها افقی هستند ( شکل های یک و دو را مشاهده کنید ) . جهت عمودی ، شکل 1 ، هنگامی که جدایازی مقدار زیادی بخار از مقدار کمی مایع سبک و سنگین مطرح باشد مورد استفاده قرار می گیرد ( بزرگتر از 10 تا 20 درصد وزنی ) . متأسفانه قانون های مشخصی برای انتخاب نوع جداکننده وجود ندارد . گاهی اوقات هر دو وضعیت یا هر دو شکل می بایست ارزیابی و سنجیده شود تا مشخص گردد که کدامیک ازلحاظ اقتصادی بیشتر مقرون به صرفه می باشد . همچنین فضای قابل دسترس موجود در کارخانه نیز باید در نظر گرفته شود .
طراحی جداکننده های سه فازی به نقطه ی دو فازی آنها بسیار شبیه است . به استثنای تفاوتی که در بخش مایع آنها وجود دارد . برای نوع عمودی بطور غیر معمولی بخش جداسازی مایع برای ازدیاد جداسازی حفظ می شود .
تفاوت های عمده ای در جداکننده های سه فازی افقی بخار/ مایع وجود دارد . بخش جداسازی مایع معمولاً از آماده کردن سطح مشترک لِول کنترل متفاوت می باشد .
که احتمالاً شامل یک بوت یا یک وایر می باشد . یک بوت بطور نمونه هنگامی مشخص می شود که حجم مایع سنگین مورد توجه نباشد . ( 15 تا 20 در صد بیشتر از در صد وزنی مایع کل ) هنگامی که حجم مورد توجه باشد از یک وایر استفاده می شود . این نمونه از جداکننده های افقی در شکل شماره دو شرح داده شده اند . طراحی نوعی باکت و وایر هنگامی که شاید ارتباط سطح لِول کنترل مشکل باشد مورد استفاده قرار می گیرد . به مانند موقعی که نفت های سنگین داشته باشیم یا هنگامی که مقدار زیادی از محلول ذرات ریز یا یک پارافین داده شده باشد .
کاربرد های قانون استوکز
جداسازی یک بخار از یک مایع سبک ( جداسازی دو فازی ) این مطلب در دو فصل قبل پوشش داده شده است و در این جا مطرح نخواهد شد . به هر حال تمام اطلاعات لازم برای انجام دادن این بخش از محاسبات در اینجا تهیه شده است . دنبال کردن بحث ، جداسازی مایعات سبک و سنگین را پوشش می دهد .
جریانی از بالا آمدن قطرات ریز سبک در فاز مایع سنگین یا ته نشین شدن ذرات ریز سنگین در فاز مایع سبک به مانند جریان لمینار مطرح گردیده و توسط قانون استوکز کنترل شده است :
UT=1.488gCDP^2(ρH-ρL)/18µ (1)
جایکه 1.488 تبدیلات ویسکوزیته در فاز پیوسته از 1 lb/ft.s به CP سنتی پویز می باشد . تغیرات واحد ها از in/min به ft/s در مورد سرعت ته نشین شدن نهایی منجر می شود به :
UT=2.06151×10^-3DP^2(ρH-ρL)/µ (2)
جایکه Dp میکرون باشد ( 1=3.28084×10^6 feet میکرون ) ، . معادله ی 2 ممکن است دوباره این چنین نوشته شود:
(3) UT=KS(ρH-ρL)/µ
مقادیر ks ها برای برخی از سیستم ها در جدول 1 داده شده است . از معادله ی 1 تا 3 این چنین برداشت می شود که سرعت رسوب از یک قطره کوچک ، با ویسکوزیته فاز پیوسته نسبت عکس دارد .
بنابر این ، مشکل تر است ( به دقت بیشتری نیاز دارد ) که قطرات کوچک خارج از فاز پیوسته با ویسکوزیته بیشتر از UT کمتر رسوب کنند . بر طبق صحبتمان ، UT بطور مثال در محاسباتش به in/min ماکزیمم محدود شده است .
برای جداکننده های عمودی ، در قسمت قبلی ما (2) ضخامت یا قطر مورد نیاز برای بخار آزاد شده محاسبه شده است . در مورد اندازه ی یک جداکننده ، بلندی آن از سبکی و سنگینی مایعات گرفته شده است و سرعت های ته نشین شدن و دفعات رسوب هستند که محاسبه می شوند .
دفعات Residence Time از مایعات سبک و سنگین بعدی گرفته می شود . برای جداسازی مایعات Residence Time مایع سبک باید بزرگتر از زمان لازم برای قطرات ریز سنگین برای بیرون کشیدن از فاز مایع سبک باشد ، Residence Time مایع سنگین باید بزرگتر از زمان لازم برای قطرات ریز مایع سبک برای بالا آمدن از فاز مایع سنگین باشد . اگر این موقعیت ها راضی کننده نباشند ، درآن هنگام جداسازی مایع در حال کنترل و قطر لوله می بایست افزایش داده شود . Residence Time برای مایعات باید اضافه شود به مدت زمان ماندن قطرات در محفظه . ارتفاع جداکننده ی سه فازی عمودی در وضعیت یکسان همچون برای نمونه ی دوفازی محاسبه شده است .
برای جداکننده های افقی با یک قطر معلوم ، ارتفاع هایی از مایعات سبک و سنگین فرض شده است ، بطوریکه مساحت سطح مقطع می تواند محاسبه شود . با قطع بخار توسط راهنماها لِول سطح سِت می شود . طول مسیر مورد نیاز توسط نگه دارنده های لازم و جداسازی بخار/ مایع محاسبه شده است . سپس با ارتفاع های فرضی از مایعات سبک و سنگین و مقادیر محاسبه شده از سرعت های ته نشینی ، زمان های ته نشین شدن محاسبه می شوند .
دفعات Residence Time حقیقی برای مایعات سنگین و سبک متعاقباً محاسبه شده است . و با دفعات مورد نیاز برای ته نشین شدن مقایسه شده است ، به مانند نمونه ی عمودی . اگر دفعات Residence Time از دفعات مورد نیاز برای ته نشین شدن بزرگتر نباشند ، آنگاه قطر هر کدام باید زیادتر شود یا برای یک قطر معلوم طول مسیر باید افزایش یابد ( جداسازی مایع کنترل شده است ) . در روند طراحی بعدی ، شیوه ی اخیر استفاده شده است ، همراه با روند مطرح شده در متن قبلی ما برای جداسازی بخار/ مایع (2) .
به دنبال روند و ابتکارات پذیرفته شده از طرح های راهنمای صنعتی و نتیجه ای که از یک بررسی از منابع باسواد و آگاه بعمل آمده ، شیوه های شناخته شده طرح افقی برای چهار نوع از جداکننده ها در جدول 2 نشان داده شده است . عملکرد طرح های افقی با بهینه سازی قطر و لوله بوسیله ی مینیمم کردن وزن تقریبی پوسته و هِد به هم مربوط می شود . برای بالا بردن دقت طرح از حجم قابل دسترس در هد ها چشم پوشی شده است .
پروژه پایانی مهندسی شیمی-صنایع شیمیایی معدنی طراحی seprator های سه فازی