هیدروسیکلون چیست و چگونه کار می کند؟

هیدروسیکلون چیست و چگونه کار می کند؟

  • گروه : مقالات
  • تاریخ انتشار: شنبه 09 مرداد 1400

هیدروسیکلون چیست و چگونه کار می کند؟

دستیابی به آب بدون املاح یکی از مواردی است که در صنعت به آن توجه ویژه می‌شود، زیرا آبِ دارای املاح در دستگاه‌های صنعتی مشکل ایجاد می‌کند. املاح و ذرات معدنی موجب خوردگی، انسداد و گاه موجب انفجار ماشین‌آلات صنعتی می‌شوند؛ بنابراین باید در صنعت از دستگاه‌هایی استفاده کرد که آب را تصفیه کند. خوشبختانه به‌واسطه پیشرفت تکنولوژی و مدرن شدن صنعت دستگاه‌های زیادی برای تصفیه آب وجود دارد که در این مقاله ما به طور مستقیم به دستگاه هیدروسیکلون اشاره خواهیم کرد. به شما خواهیم گفت که هیدروسیکلون چیست و نحوه عملکرد این دستگاه را برایتان شرح خواهیم داد.

هیدروسیکلون چیست؟

هیدروسیکلون یک کلمه دوجزئی است که از دو جزء «هیدرو» و «سیکلون» تشکیل شده است. سیکلون خود به‌تنهایی معنی جداکننده می‌دهد. جداکننده‌های سیکلونی وظیفه دارند ذرات جامد یا زائد در گازها را تصفیه کنند. زمانی که کلمه هیدرو با سیکلون کنار هم قرار می‌گیرند معنای عملکرد دستگاه متفاوت خواهد شد. یعنی این‌که دستگاه همچنان عمل جداسازی را انجام می‌دهد با این تفاوت که در هیدروسیکلون عمل جداسازی ذرات جامد از مایع انجام می‌شود.

 

هیدروسیکلون چیست

 

هیدروسیکلون یک دستگاه استوانه‌ای مخروطی شکل است که از یک سمت آن آب ناخالص وارد شده و آب بعد از طی کردن مسیری گرداب مانند تصفیه شده و از سمت دیگر دستگاه خارج می‌شود. در پروسه تصفیه ذرات معلق در مایع ته‌نشین شده و از مایع خارج می‌شوند.

کاربرد هیدروسیکلون چیست؟

مهم‌ترین کاربرد دستگاه هیدروسیکلون جداسازی ذرات ماسه از آب است؛ اما این دستگاه کاربردهای دیگری نیز دارد که به‌ اختصار شرح داده می‌شود.

هیدروسیکلون در صنایع معدنی

یکی از کاربردهای هیدروسیکلون در صنایع معدنی است. در عمل خردایش برای جداسازی دانه‌هایی که کوچک‌تر از 250 میکرون است از هیدروسیکلون استفاده می‌شود. در مدار آسیاها استفاده از دستگاه هیدروسیکلون موجب جداسازی دانه‌هایی با قطر 150میکرون می‌شود. به طور معمول مواد تولیدشده در دستگاه آسیای گلوله‌ای بعد از خروج وارد هیدروسیکلون می‌شود. مواد ریزتر از حدِ فیلترِ دستگاه، سرریز شده و وارد مدار فلوتاسیون می‌شود و ذرات درشت‌تر مجدد وارد دستگاه آسیا می‌شوند.

هیدروسیکلون در بخش کشاورزی

یکی دیگر از کارکردهای هیدروسیکلون در بخش کشاورزی است. در بخش کشاورزی آب از چاه‌های عمیق خارج می‌شود، برای همین آب حاوی ذرات شن و مواد ریز سنگی است. اگر از هیدروسیکلون در مدار آب‌رسانی استفاده نشود مواد سنگی وارد نازل‌ها و لوله‌های آب‌رسانی شده و مسیر را مسدود خواهند کرد، به‌خصوص در مزارعی که از سیستم قطره‌ای یا بارانی استفاده می‌کنند لازم است از هیدروسیکلون استفاده شود.

هیدروسیکلون در صنایع آب آشامیدنی

جدای از صنایع و کارخانه‌ها، از هیدروسیکلون در مراکز تصفیه آب نیز استفاده می‌شود. کار هیدروسیکلون جداسازی ذرات شن و مواد معلق کوچک از آب آشامیدنی است.  از دیگر کاربردهای هیدروسیکلون می‌توان به موارد زیر اشاره کرد. فاضلاب برگشتی در کارخانه‌های بزرگ که مواد ارزشمند تولید می‌شود و با هیدروسیکلون می‌توان مواد باارزش را بازیافت کرد.

جداکردن مواد ریز از مایعات، در واحدهای صنعتی که از مایعات برای خنک‌کردن استفاده می‌کنند که اگر این جداسازی انجام نشود ذرات در مسیر خنک‌سازی نازل‌ها را مسدود کرده و به دستگاه‌ها آسیب می‌زند.

کاربرد هیدروسیکلون

علت استفاده از هیدروسیکلون چیست؟

شاید برای شما مشخص شده است که هیدروسیکلون چیست و چرا از این دستگاه استفاده می‌شود. بله درست است ما از دستگاه هیدروسیکلون استفاده می‌کنیم تا ذرات جامد را از مایعات جدا کنیم؛ اما یک سؤال وجود دارد چرا از دستگاه هیدروسیکلون استفاده می‌کنیم؟ چرا از دستگاه‌های دیگر تصفیه آب استفاده نمی‌کنیم؟ برای پاسخ به این سؤال باید به ویژگی‌های دستگاه اشاره کرد:

  • راندمان یک دستگاه هیدروسیکلون بیش از 95 درصد است.
  • این دستگاه در صورت وضعیت درست فشار آب و عملکرد درست دستگاه می‌تواند ذرات به قطر 75 میکرون را از آب و مایعات جدا کند.
  • هیدروسیکلون برای کارکرد درست و عملکرد مناسب نیاز به انرژی الکتریکی نداشته و برای همین دستگاهی کم‌هزینه است.
  • بهره‌برداری از دستگاه بسیار آسان است و برای کار کردن با دستگاه نیاز به مهارت خاصی نیست.
  • دستگاه هزینه تمام شده پایینی نسبت به دیگر دستگاه‌های تصفیه دارد.
  • طول عمر دستگاه هیدروسیکلون بسیار بالا است.
  • افت فشار در دستگاه بسیار ناچیز است برای همین در مدت‌زمان کارکرد، دستگاه بدون توقف کار خواهد کرد.
  • این امکان وجود دارد که انواع هیدروسیکلون با متریال‌های مختلف ساخته شود که طراحی دستگاه بسته به قطر مواد ورودی و خروجی و استفاده در مدار پالایش اجسام متفاوت خواهد بود.

چنانچه اشاره شد عملکرد مثبت دستگاه هیدروسیکلون موجب می‌شود از این دستگاه در صنایع و بخش‌های مختلف استفاده شود.

نحوه عملکرد هیدروسیکلون چیست؟

قبل از آنکه وارد مبحث نحوه عملکرد هیدروسیکلون شویم بهتر است اجزاء یک هیدروسیکلون را بشناسیم. هیدروسیکلون‌ها به طور معمول از بخش‌های زیر ساخته می‌شوند.

  • ورودی بار اولیه: این قسمت که در ابتدای دستگاه قرار دارد محل ورود مایع همراه با ذرات است. مواد از این قسمت وارد دستگاه می‌شود.
  • بدنه دستگاه: در واقع دستگاه از دو قسمت تشکیل شده است بخش مخروطی که قسمت بیرونی دستگاه است و بخش استوانه‌ای که بخش درونی دستگاه است.
  • APEX: این قسمت از دستگاه برای خروجی مواد دانه ‌درشت است که در قسمت رأس مخروط قرار گرفته است.
  • ورتکس Vortex: این قسمت از دستگاه در قاعده مخروط قرار گرفته است و مواد ریزدانه از آنجا بیرون می‌رود.

عملکرد هیدورسیکلون به صورت زیر است:

  1. در ابتدا از قسمت ورودی بار اولیه که یک لوله با قطر مشخص است، مایع به همراه ذرات وارد دستگاه می‌شود. آب و مایعات به همراه ذرات از طریق لوله‌های محیط شده بر بخش استوانه‌ای به سمت پایین حرکت می‌کند.
  2. برای این‌که در زمان ورود مایعات به بخش استوانه‌ای آب بالا نرود درپوشی بالای قسمت استوانه‌ای کار گذاشته شده است که به آن ورتکس و یابنده گردابه نیز می‌گویند. ورتکس اجازه نمی‌دهد آب ورودی، از این سمت خارج شود؛ لذا جریان آب به‌ناچار به سمت پایین حرکت خواهد کرد.
  3. در امتداد درپوش ورتکس، لوله‌ای کار گذاشته شده است که تا انتهای بخش مخروطی پایین می‌رود، زمانی که مایعات وارد فضای استوانه‌ای می‌شود به دلیل فشار، آب به شکل گرداب مسیر استوانه را پایین می‌رود.
  4. در قسمت پایینی لوله املاح و ذرات سنگین به دلیل وزن بالا ته‌نشین می‌شوند. این سیستم مربوط به دستگاه‌هایی است که چگالی ذرات بیشتر از چگالی آب یا سوسپانسیون است. بعد از آنکه ذرات ته‌نشین شدند آب به دلیل سبک شدن به سمت بالا حرکت کرده و از نازلی که در قسمت بالای دستگاه است خارج می‌شود.
  5. برای آنکه قدرت جداسازی ذرات در هیدروسیکلون به‌درستی شکل بگیرد، دو تئوری مطرح است که یکی قدیمی و تئوری دیگر جدید است:

در تئوری قدیمی ذرات براساس قطر از دستگاه خارج می‌شوند براین اساس ذرات ریز که قطرشان کمتر از قطر سرریز است از نازل بالایی خارج شده و موادی که قطرشان بزرگ‌تر از حالت پایدار است از قسمت نازل رأس مخروطی خارج می‌شوند.

در تئوری جدید اما قدرت جداسازی بر اساس نظریات دینامیکی مواد شکل می‌گیرد. در این تئوری موادی که قطرشان کمتر از قطر سرریز است به سمت دیواره هیدروسیکلون حرکت کرده و از جریان حرکت آب جداشده و به بالا می‌رود. در این نظریه، مواد ریز لزوماً به قطر پایدار نرسیده (یعنی تا پایین دستگاه حرکت نکرده) و جداسازی قبل از قطر پایدار (راس مخروطی) انجام خواهد شد.

  • طبق تئوری کنونی جداسازی مواد بر اثر نیروی گریزازمرکز صورت می‌گیرد. این نیروی گریزازمرکز ناشی از سرعت مماسی جریان آب صورت می‌پذیرد.
  • ذرات آب با ذرات مواد چگالی متفاوتی دارد و این تفاوت، سرعت شعاعی متفاوتی به آب و ذرات معلق در آب خواهد داد که همین سرعت شعاعی متفاوت موجب می‌شود مواد سنگین‌تر کندتر و به سمت پایین حرکت کنند و در نتیجه ته‌نشین شوند و ذرات آب تندتر و به سمت نازل بالایی حرکت کنند.

کلام پایانی

برای اینکه جداسازی بعد از عمل خردایش به بهترین نحو انجام شود باید انتخاب هیدروسیکلون با دقت انجام شود. انتخاب غلط دستگاه هیدرو سیکلون موجب خارج شدن ذرات درشت یا گرفتگی فیلترهای دستگاه خواهد شد. برای این انتخاب باید به فاکتورهای متعددی توجه شود. این فاکتورها عبارت است از:

  • DC: قطر قسمت استوانه‌ای سیلیکون
  • Di: قطر ورودی هیدروسیکلون
  • DO: قطر ورودی سرریز
  • DU: قطر ته‌ریز
  • L: طول هیدروسیکلون
  • l: طول خروجی سرریز
  • h=L-l: ارتفاع قسمت پایینی خروجی سرریز تا خروجی ته ریز (طول لوله استوانه)

یکی دیگر از نکاتی که در تعیین جداسازی در هیدروسیکلون باید رعایت شود مدت ‌زمان ماند مواد داخل هیدروسیکلون است. به طور متوسط میزان ماند هر قطره درون دستگاه هیدروسیکلون بین دو تا پنج دقیقه است که برای رعایت این شرایط قطر ورودی همواره از قطر خروجی کوچک‌تر انتخاب می‌شود تا مواد داخل دستگاه باقی بماند.




شما اولین نفری باشید که نظر می دهد

ارسال نظر جدید

کد امنیتی

امتیاز دهید: