توجه: مطالب ارائه شده در این مقاله برگرفته از دوره آموزشی Facilities Sand Management – Module FSM-M4: Liquid Desander می باشد. برای اطلاعات بیشتر اینجا را کلیک کنید
اکنون بحث در مورد یک مفهوم پیشرفته در کار با تکنولوژی desander را آغاز می کنیم. همانطور که در پست B-FSM-045 (19-ژوئن-18) ذکر شد، سنگ زدا در اصل برای حذف مقدار بسیار رقیق ذرات ماسه از آب اسپری کشاورزی ساخته شد. غلظت ماسه در این جریان چاه ~10ppm بود. با استقرار سنگ زدایی برای تصفیه آب تولید شده، غلظت مواد جامد شروع به خزش تا 100-500 ppm جامد کرد – و سنگ زداها به خوبی به کار خود ادامه دادند.
با این حال، بسیار شبیه به اصل پیتر در مدیریت، ناتوان کننده سرانجام به سطح بی کفایتی خود رسید. مرزهای عملکرد – از نظر غلظت مواد جامد – همچنان ادامه داشت تا زمانی که سنگ زدا دیگر خوب کار نمی کرد. این امر زمانی به وجود آمد که سعی در استفاده از دستگاه‌های سم‌زدایی با قطر کوچک (با اندازه جداسازی کوچک) در کاربردهایی با غلظت بسیار بالای مواد جامد (> 10000 ppm) بود.
به عنوان مثال، سنگ زدایی با استفاده از آسترهای قطر (38 میلی متر) به خوبی برای حذف شن و ماسه از آب تولید شده با 100 پی پی ام ماسه عمل می کند. با این حال، از همان سنگ‌زدایی هرگز نباید برای تصفیه دوغاب جت جداکننده با مواد جامد 25 درصد وزنی استفاده شود. غلظت بالای مواد جامد باعث بارگذاری بیش از حد لاینرها می شود که منجر به از بین رفتن جدا شدن و در نهایت شکست فرسایشی آسترها می شود.
برای توضیح این پدیده و ارائه یک راه حل بالقوه، با مفهوم هیدروسیکلون با هسته سیلابی شروع می کنیم. این اصطلاح در پست B-FSM-049 (17-ژوئیه-18) معرفی شد. این بدان معنی است که بر خلاف یک طوفان معدن، سیکلون desander بدون هسته هوا در گرداب مرکزی عمل می کند. سنگ زدایی کاملاً “سیلاب” شده است، زیرا آکومولاتور کاملاً محصور شده است. شکل زیر جزئیات را نشان می دهد.
کل بدنه (طول) سیلندر و مخروط سیکلون و همچنین انباشته کننده کاملاً غرق شده اند (یعنی هسته هوا در گرداب وجود ندارد). همچنین کل قسمت سیلندر، مخروط و آکومولاتور به طور کامل محصور شده است. تنها یک ورودی و یک خروجی وجود دارد – به ترتیب از طریق نازل های ورودی سنگ زدایی و سرریز. تمام مایعات وارد شده به سنگ زدا از قسمت بالایی خارج می شوند. با این حال، جامدات جدا می شوند تا به آرامی در انباشته جمع شوند.
هر ذره شنی که جدا می شود (یعنی بزرگتر از D98) به راس مخروط گزارش می دهد که در انباشته می افتد. این ذره نیروهای چرخشی بسیار بالایی از خود نشان می دهد زیرا به پایین مخروط مهاجرت می کند – اما نیروهای گرداب به محض رسیدن ذره به راس کاملاً متوقف می شوند. ذره به طور موثر متوقف می شود – سپس به دلیل گرانش به داخل انباشته می افتد.
از آنجایی که آکومولاتور محصور است، تنها راه ورود و خروج از طریق رأس سیکلون است. هنگامی که ذره ای از مخروط از طریق رأس سقوط می کند و به داخل انباشته می افتد، حجم معادلی از مایع را جابجا می کند. این مایع جابجا شده تنها می تواند از طریق راس به بالا برگردد و در نهایت به سرریز سنگ زدا گزارش دهد. این مبادله حجم ذره-سیال است.
سرعت ذره در حال سقوط از یک رابطه ته نشینی ساده استوکس پیروی نمی کند. سرعت سیال به سمت بالا مانع از حرکت ذره به سمت پایین می شود. حداکثر نقطه ای وجود خواهد داشت که در آن حجم ذراتی که سعی در ته نشین شدن دارند با سرعت سیال رو به بالا متعادل می شود و راس آن “خفه می شود” و مانع از رسیدن هر گونه جامد دیگر به انباشته می شود.
این نقطه خفه یا شار راس، حداکثر غلظت مواد جامد را در یک فرآیند خاص قبل از شکست در اثر اضافه بار تعیین می کند.
یک بررسی آزمایشگاهی، همانطور که در مرجع توضیح داده شد – و در سه پست بعدی به تفصیل شرح داده شد، تجزیه و تحلیل انجام شد تا حداکثر غلظت جامداتی را که یک سمباده می تواند بدون کاهش عملکرد جداسازی انجام دهد، تعیین کند.
مقاله بعدی جزئیات و عکس های بیشتری را در مورد خفگی اوج در اثر اضافه بار ذرات ارائه می دهد.