دستگاه هیدروسیکلون

هیدروسیکلون یکی از تجهیزات و ابزارهای ساده و مؤثر برای حذف ذرات معلق و جامد موجود در آب کاربرد دارد. این دستگاه به دلیل سهولت استفاده و داشتن دقت بالا به عنوان یکی از روش‌های پر طرفدار پیش تصفیه مورد استفاده قرار می گیرد. هیدروسیکلون به دلیل داشتن بازدهی بالا در از بین بردن ذرات، سهولت نصب و بهره برداری و قیمت مناسب دارای جایگاه ویژه ای در سیستم های تصفیه و آبرسانی است. یکی دیگر از مزایای آن این است که نیاز به نیروی برق و دستگاه های الکتریکی ندارد و با افت فشار ناچیز و بهره برداری آسان می توان از آن برای حذف و جداسازی ذرات جامد از جریان آب برگشتی واحدهای صنعتی و کارخانه ها استفاد کرد.

به طور کلی مزایای هیدروسیکلون به شرح زیر است:

• عدم نیاز به انرژی الکتریکی
• افت فشار ناچیز
• هزینه بهره‌بردای و نگهداری پایین هیدروسیکلون
• توانایی بالا در از بین بردن ذرات جامد
• قابلیت نصب آسان
• تصفیه آب کشاورزی با هیدروسیکلون
• نحوه کار دستگاه هیدروسیکلون

مشخصات دستگاه هیدروسیلکون

هیدروسیکلون دارای یک بدنه مخروطی شکل است که در قسمت بالایی استوانه ای شکل می‌شود. نحوه کار دستگاه بر اساس نیروی گریز از مرکز است. آب با فشار ایجاد شده توسط یک پمپ، از طریق یک مجرای جانبی وارد بخش استوانه ای بالای آن می شود و حول استوانه مرکزی هیدروسیکلون می چرخد. از طریق نیروی گریز از مرکز ذرات سنگین به سمت دیواره هیدروسیکلون حرکت کرده و به دلیل اختلاف چگالی موجود بین ذرات و آب، آب تمیز به واسطه چرخش از قسمت فوقانی خارج شده و ذرات و دانه ها از قسمت پایین قابل استخراج هستند. بهتر است برای بهبود شرایط نگهداری هیدروسیکلون چند وقت یکبار بسته به میزان ذرات داخل آب شستشو داد. بدین طریق که مخزن شنگیر موجود در انتهای هیدروسیکلون را باز کرده و با تخلیه آن، مخزن هیدروسیکلون را به آب ورودی وصل نموده و کل مخزن را شستو دهیم.

هیدروسیکلون معمولی متشکل است از یک محفظه استوانه ای متصل به بدنه مخروطی که به دریچه پایینی راس مخروط منتهی می شود. این قسمت جریان زیرین را تخلیه می کند. جریان معکوس با یک لوله که در قسمت فوقانی اتاق متمرکز است؛ «یابنده گرداب» نامیده می شود و «سرریز» را تخلیه می کند. عبارات «پایین» و «بالا» در این زمینه تنها برای ساده سازی توصیف مورد استفاده قرار می گیرند. هیدروسیکلون می تواند وارونه یا با یک محور مایل یا افقی کار کند.

تعیین سرعت عمودی

وجود هر دو جریان رو به پایین و رو به بالا به این معنی است که در یک مکان سرعت عمودی صفر وجود دارد. در همان زمان هر دو جریان یک سرعت مماسی دارند که در حلقه بیرونی با افزایش شعاع کاهش یافته و در حلقه داخلی با کاهش شعاع کاهش می یابد.

سرعت ها را می توان با یک معادله نشان داد. urn= constant است که در آن n= -1 در حلقه داخلی است و در حلقه بیرونی می تواند مقادیری بین 5/0+ تا 8/0+ داشته باشد.

این موضوع به این معنی است که سیال خارجی به یک گرداب آزاد نزدیک می شود و برشی را تجربه می کند در حالی که سیال داخلی به مانند یک جسم جامد عمل کرده و با سرعت زاویه ای ثابت در حال چرخش است. سرعت مماسی در قله لزوماً در موقعیت سرعت عمودی صفر نیست.

تاریخچه هیدروسیلکون

این الگوها و روابط به طور آزمایشی توسط کلسال (۱۹۵۲) و بردلی (۱۹۶۵) ایجاد شده‌اند و اخیراً با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی به اثبات رسیده اند. با توجه به این پیچیدگی، بسیاری از سازندگان برای افزایش کارایی جداسازی و افت فشار در هیدروسیکلون ها همبستگی ایجاد کرده اند. بررسی‌ها توسط بردلی (۱۹۶۵) و ساروفسکی (۱۹۸۴) منتشر شده است.

نیروی گریز از مرکزی که تولید می‌شود، قادر به جداسازی ذرات معلق با قطر حدوداً ۵ تا ۱۰ میکرون است. هرچه قطر این سیکلون کوچک تر باشد، نیرو بالاتر می رود و بازده تفکیک ذرات کوچک بیشتر می شود. طراحی های مخروطی بلند نیز وجود دارند که ادعا می کنند بازده خوبی برای ذرات کم‌تر از ۵ میکرون دارند. با این حال، یک قطر کوچک ظرفیت سیال پایینی دارد و در بیشتر موارد، چنین هیدروسیکلون هایی باید چند راهه شده باشند و به موازات متصل شوند تا استفاده صنعتی پیدا کنند.