هیدروسیکلون (ساخت، مشاوره و فروش)

هیدروسیکلون چیست؟

• هیدروسیکلون تجهیزی است که توانایی جداسازی مواد ریز شنی و
• ماسه ای را از آب ورودی دارد که معمولا قبل از واحدهای فیلتراسیون مورد استفاده قرار می گیرد.
•  هیدروسیکلون متشکل از سه قسمت اصلی است.
• بخش استوانه ای شکل در قسمت بالای هیدروسیکلون که لوله ورودی و لوله خروجی در این قسمت قرار دارند
• لوله ورودی مماس بر لبه استوانه وارد می شود و لوله خروجی نیز از مرکز هیدروسیکلون قرار دارد.
• بخش مخروطی شکل که در قسمت زیرین هیدروسیکلون جای گرفته است
• و می توان ادعا کرد اصلی ترین قسمت از هیدروسیکلون است
• ذرات ورودی به هیدروسیکلون پس از سپری نمودن جریان ورتکس به دیواره هیدروسیکلون چسبیده
• و به سمت پایین مخزن هیدروسیکلون هدایت می شوند.
• در انتهای هیدروسیکلون مخزن دانه قرار دارد
• که وظیفه نگه داری از ذرات جدا شده از آب را عهده دار است
• ظرفیت این مخزن بر اساس مقدار دانه ها و شن های موجود در آب ورودی است
• یک عدد شیر گازی معمولا بر سر لوله ورودی به مخزن جمع کن دانه هیدروسیکلون قرار می گیرد.

هیدروسیکلون با بهره گیری از انرژی دینامیکی

• جداسازی ذرات جامد از مایع را انجام می دهد
• ظرفیت جداسازی به قطر و جرم حجمی ذرات
• جرم حجمی و گرانروی مایع بستگی دارد
• حرکت چرخشی مایع در هیدروسیکلون باعث اعمال نیروی جانب مرکز بر سیال و ذرات می شود
• به این ترتیب ذرات جامد با جرم حجمی بیشتر و قطر بزرگتر از مایع جدا می گردند
• دامنه طراحی و کاربرد هیدروسیکلون ها وسیع می باشد
• برحسب شرایط می توان هیدروسیکلون را به صورت موازی و یا سری با یکدیگر قرار داد تا جداسازی مطلوب صورت پذیرد
• ویژگی هیدروسیکلون های مناسب برای حذف ذرات شن و ماسه از آب در جدول زیر مشخص شده است
• بدیهی است برای موارد خاص باید اطلاعات کامل برای طراحی ارائه گردد

کاربرد هیدروسیکلونhydrocyclone

کاربرد هیدروسیکلون

1. حذف ذرات شن و ماسه از آب چاه و رودخانه
2. جداسازی ذرات جامد از جریان آب برگشتی کارخانه ها
3. جداسازی مواد معلق در مایع برای خط تولید واحدهای صنعتی

مزایای استفاده از هیدروسیکلون

1. افت فشار ناچیز
2. بهره برداری آسان و راحت
3. عدم نیاز به انرژی الکتریکی

مزایای هیدورسیکلون

• افت فشار ناچیز در هیدروسیکلون
• عدم نیاز به نیروی برق و دستگاه های الکتریکی
• هزینه بهره برداری و نگهداری پایین هیدروسیکلون
• توانایی حذف بالا ذرات جامد و….

هیدروسیکلون چاه

• هیدروسیکلون بیشترین کاربرد را در جدا کردن سنگ های ریز و ماسه بادی از آب استحصالی چاه ها را دارا می باشد.
• هیدروسیکلون دارای ساده ترین مکانیزم است و بدون نیاز به تجهیزات الکترومکانیکی می تواند عملیات جداسازی آب از ذرات ریز را انجام بدهد.
• وجود هیدروسیکلون برای چاه های آب شهرک های مسکونی در شمال کشور الزامی است.
• هیدروسیکلون مورد استفاده می تواند از جنس آهن کربن استیل st37 باشد یا کربن استنلس استیل 304 و یا حتی در مواقعی از s.s316 نیز استفاده می کنند.

موارد استفاده از هیدروسیکلون؟

• • هیدروسیکلون در موارد زیر کاربرد گسترده دارد:
  • هیدروسیکلون به عنوان پیش تصفیه واحدهای اسمز معکوس
  • هیدروسیکلون تصفیه آب چاه کشاورزی
  • هیدروسیکلون در کارخانجات شن و ماسه
  • هیدروسیکلون در کارخانجات کاشی و سرامیک
  • هیدروسیکلون در کارخانجات تولید نشاسته و آرد

 

شستشوی هیدروسیکلون

• هیدروسیکلون نیازی به عملیات بکواش ندارد
• ولی برای بهبود شرایط نگهداری هیدروسیکلون بهتر است هر چند وقت یکبار (بستگی به میزان ذرات داخل آب دارد)،
• مخزن شن گیر تعبیه شده در انتهای هیدروسیکلون را باز کرده
• و ضمن تخلیه آن کل مخزن هیدروسیکلون را نیز با آب ورودی بشوریم.
• این عملیات می تواند به کمک شیرآلات دستی و اتوماتیک انجام گردد.

مکانیزم عملکرد هیدروسیکلون چیست؟

• هیدروسیکلون بر اساس فشار آب ورودی می تواند تا ذرات 45 میکرون را جدا نماید.
• برای تامین فشار آب ورودی معمولا از پمپ سانتریفوژ استفاده می کنند.
• حداقل فشار مورد نیاز هیدروسیکلون 3 بار یا 30 متر آب است.
• راندمان جداسازی هیدروسیکلون 95 درصد  است
• و تقریبا تمامی ذرات سنگین تر از آب توسط نیروی گریز از مرکز به سمت دیواره هدایت می شوند و از آب ورودی جدا می گردند.
• زمان ماند هر قطره آب را درون هیدروسیکلون بین 2 تا 5 دقیقه محاسبه می کنند
• و در نتیجه برای تامین این زمان ماند بهترین روش اختلاف سایز لوله ورودی و خروجی از مخزن هیدروسیکلون است.
• به بیانی دیگر لوله ورودی به هیدروسیکلون همیشه یک سایز کوچکتر از لوله خروجی از هیدروسیکلون است تا زمان ماندی برای جداسازی دانه ها تامین گردد.

 

هیدروسیکلون یکی از روش های فیزیکی حذف ذرات معلق و مشهود آب می باشد

• در این روش از دو نیروی گریز از مرکز که ناشی از چرخش جریان آب در سیکلون می باشد
• و همچنین نیروی ثقلی که ناشی از  جهت جریان آب که از بالا به پایین می باشد استفاده می شود
• هیدروسیکلون ها اغلب جهت جداسازی ماسه از جریان آب مورد استفاده قرار می گیرند
• هیدروسیکلون آب به دلیل سهولت استفاده
• و دقت بالای حذف ذرات معلق به عنوان یکی از روش های پر طرفدار پیش تصفیه مورد استفاده قرار میگیرد

3 مزیت اصلی استفاده از سیکلون به شرح ذیل می باشد

1. عدم استفاده از برق
2. افت فشار نامحسوس در سیستم
3. عدم نیاز به اپراتور متخصص

جایگاه قرار گیری هیدروسیکلون در فرآیند های تصفیه

هیدروسیکلون معمولا در جایگاه های زیر در فرآیند تصفیه قرار می گیرد

1. قرارگیری هیدروسیکلون قبل از فیلتر شنی
2. قرارگیری هیدروسیکلون بعد از آب های سطحی و زیر زمینی
3. قرارگیری هیدروسیکلون بعد از آب های برگشتی صنایع و کارخانه ها

هیدروسیکلون از ظرفی استوانه­ ای مخروطی تشکیل شده

• که مواد از طریق دهانه ورودی و از مسیر لوله ­ای که مماس بر بخش استوانه ای در قسمت فوقانی آن است
• به داخل هیدروسیکلون جریان می­ یابد
• سطح فوقانی بخش استوانه ­ای توسط درپوشی مسدود است
• که از مرکز آن در امتداد محور ظرف، لوله ­ای نصب شده است
• که تا عمقی کمی پایین تر از محل ورود مواد به داخل این بخش امتداد یافته است
• این لوله سرریز هیدروسیکلون است
• و دارای مقطع قابل تغییر می­ باشد که به آن دیافراگم یا ورتکس (Vortex) گفته می­شود
• در قسمت تحتانی ظرف یعنی در راس بخش مخروطی نیز سوراخی با قطر قابل تغییر پیش بینی شده
• که ته ریز سیکلون است و آن را اپکس (Apex) می­ نامند

بار اولیه تحت فشار

• از طریق لوله ورودی و به طور مماس به داخل هیدروسیکلون جریان می­ یابد.
• در نتیجه پالپ دارای حرکت دورانی می­ شود. این حرکت ایجاد گرداب در داخل هیدروسیکلون می­ کند.
• لذا در امتداد محور آن ناحیه ­ای با فشار کم به وجود می­ آورد
• و در این امتداد ستونی از هوا به وجود می­ آید
• که معمولاً از طریق دهانه ته ریز به هوای خارج متصل می ­گردد.
• بخشی از هوای تشکیل دهنده این ستون، از هوای موجود در سیال حاصل شده
• که در نتیجه کاهش فشار از آن خارج می­ گردد.

موادی که به حالت پالپ به داخل هیدروسیکلون هدایت می­ شوند

• تحت تاثیر دو نیرو قرار می گیرند: نیروی گریز از مرکز در جهت داخل به خارج و نیروی مقاومت در جهت خارج به داخل.
• نیروی گریز از مرکز باعث افزایش سرعت ته ­نشینی مواد می­ شود.
• (در این شرایط می­ توان سرعت ته نشینی دانه­ها را با دقت قابل قبول توسط قانون Stokes به دست آورد.)
• به این ترتیب مواد بر مبنای ابعاد و چگالی طبقه بندی می ­شوند.
• دانه ­هایی که سرعت ته­ نشینی آنها بیشتر است به طرف جداره هیدروسیکلون حرکت می­ کنند
• زیرا در آنجا سرعت کمتر است و در امتداد جداره به طرف دهانه ته­ ریز هدایت شده، از آنجا خارج می­ شوند. ب
• ا توجه به نیروی مقاومت سیال، دانه­ هایی که سرعت ته ­نشینی آنها کمتر است
• به طرف ناحیه­ ای که فشار کمتری دارد یعنی بخش مرکزی و در امتداد هیدروسیکلون حرکت می­ کنند
• و با حرکت رو به بالا از طریق دیافراگم سرریز می­ شوند.

با توجه به وجود ناحیه­ ای در امتداد جداره

• که در آن حرکت مواد به طرف پایین و ناحیه­ ای در امتداد محور هیدروسیکلون که در آن حرکت مواد به سمت بالا است
• لازم است در مکانی سرعت قائم مواد برابر صفر باشد
• این مکان به صورت سطحی در سرتاسر بخش بزرگی از هیدروسیکلون گسترش یافته است
• دانه­ هایی که تاثیر نیروی گریز از مرکز بر آنها بیشتر است به خارج این سطح منتقل شده
• و از طریق ته ریز خارج می­ شوند و دانه­ هایی که تاثیر نیروی مقاومت بر آنها بیشتر است
• در داخل این سطح قرار می­ گیرند و به طرف محور هدایت شده، از سرریز خارج می­ شوند
• دانه­ هایی که تاثیر نیروهای گریز از مرکز و مقاومت بر آنها یکسان باشد بر روی سطح قرار می­ گیرند
• احتمال خروج این نوع دانه ­ها از ته ریز و سرریز یکسان است

• بریدن یا جمع شدن لوله در بالاترین اولین قسمت مشبک آن
• مکان یابی نادرست نصب لوله مشبک و پمپ آب
• کاهش سطح مقطع آب ورودی لوله مشبک از طریق گاز یا تیغ اره
• افزایش پهنای شیارهای لوله بین 2.5 تا 3 میلیمتر
• پل بستن و استفاده از فیلتر شنی در مقابل مشبک ها
• عدم توسعه کامل و کافی چاه
• بهره برداری بیش از اندازه چاه