هیدروسیکلون

دانه گیر یا هیدروسیکلون

هیدروسیکلون تجهیزی است که بدون هیچگونه قطعات الکترومکانیکال توانایی حذف ذرات ریز داخل آب را دارد. نحوه حذف ذرات موجود در آب در هیدروسیکلون بدین ترتیب که آب با زاویه مشخصی وارد هیدروسیکلون می شود

تا جریان چرخشی (ورتکس) تشکیل شود. مایع خروجی از هیدروسیکلون در حال نزدیک شدن به یک گرداب آزاد است

و در حال تجربه برشی است در حالی که مایع داخلی در حال چرخش است مانند اینکه یک بدن جامد است ،

یعنی با سرعت زاویه ای ثابت. اوج سرعت مماسی لزوماً در موقعیت سرعت عمودی صفر نیست.

حذف ذرات معلق

هیدروسیکلون ها که به نام سیکلون های مایع نیز شناخته می شوند ، وسیله مهمی برای جداسازی سوسپانسیون های جامد مایع هستند.

اصل استفاده شده رسوب گریز از مرکز است ، به عنوان مثال ، ذرات موجود در سیستم تعلیق تحت نیروهای گریز از مرکز قرار می گیرند ، که باعث جدا شدن آنها از سیال می شود. مانند سانتریفیوژها ، که از همان اصل استفاده می کنند ، هیدروسیکلون ها قطعات متحرک ندارند ، به نصب و نگهداری کم نیاز دارند و کار با آنها ساده است. از این رو ، این دستگاه ها در صنایع معدنی ، شیمیایی ، پتروشیمی ، نساجی و متالورژی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند.شن و ماسه و سایر ذرات مواد سنگین که از طریق ورودی هیدروسیکلون وارد می شوند.

در داخل بدنه هیدروسیکلون استوانه ای شکل با سرعت مشخصی می چرخد و نیروی گریز از مرکز را ایجاد می کند. این نیرو باعث می شود گرد و غبار و سایر مواد ذره ای سنگین به سمت قسمت پایین ، به محفظه جمع آوری گرد و غبار ، سقوط کنند. آبی که به لطف نیروی گریز از مرکز از ذرات سنگین پاک می شود ، از سیستم منتقل می شود. ماسه ها و سایر ذرات سنگین با عملکرد شیر توپی تمیز می شوند.

نحوه عملکرد هیدروسیکلون

خروجی هیدروسیکلون دو قسمت می شود، ذرات درشت جداشده از قسمت انتهایی هیدروسیکلون به داخل مخزنی ریخته می شود و آب تصفیه شده از قسمت بالایی هیدروسیکلون خارج می گردد. راندمان حذف مواد توسط هیدروسیکلون بالای 90 درصد است. دستگاه هیدروسیکلون معمولا از جنس فولاد کربن استیل ساخته می شود.

هیدروسیکلون در صورت استفاده درست و تامین فشار مورد نیاز می تواند ذرات بالای 70 میکرون را با بازده بالای 90 درصد از بین ببرد. از هیدروسیکلون در بخش کشاورزی و آبیاری نیز استفاده می کنند. تا شن و ماسه خروجی از آب چاه را بگیرد و از آسیب رسیدن به پمپ ها و نازل ها جلوگیری شود.

مشکلات ناشی از عدم استفاده از هیدروسیکلون

از سیکلون ها و هیدروسیکلون ها برای زدودن ذرات معبق از آب یا گاها از هوا استفاده می شود.که در صورت فیلتر نشدن این ذرات مشکلات زیر بوجود می آیند:

فرسایش و آسیب های جدی به پمپ
آسیب های جدی به سیستم لوله کشی
گرفتگی لوله ها
افزایش افت فشار فیلتر های شنی و گرفتگی آن ها
مسدود شدن آب پخش کن های سیستم های آبیاری قطره ای

بر اساس این نیاز تجهیزات زیادی مانند سیکلون و هیدروسیکلون توسعه یافتند که هر کدام بخشی از این نیازها را برطرف می کردند. اساس کار دستگاه های همچون هیدروسیکلون و سیکلون ، اختلاف دانسیته سیال و ذرات معلق و همین طور نیروی گریز از مرکز ناشی از حرکت مارپیچ سیال داخل آنهاست.

تفاوت اصلی سیکلون و هیدروسیکلون سیال ورودی آنهاست. سیکلون برای جدا سازی ذرات معلق از گازها (مانند هوا) و هیدروسیکلون همانطور که از نامشان پیداست برای جداسازی ذرات معلق از مایع ها (مانند آب) توسعه یافته است.

برای حذف ذرات از سیالات مایع وسیله ای به نام هیدروسیکلون طراحی شد. هیدروسیکلون (همینطور سیکلون) از یک بدنه مخروطی شکل که در قسمت فوقانی به استوانه ای تبدیل می شود، تشکیل شده است.

نحوه فیلتراسیون هیدروسیکلون

آب با فشاری که توسط یک پمپ تأمین می شود از یک مجرای جانبی وارد قسمت استوانه ای در بالای هیدروسیکلون شده و حول استوانه مرکزی هیدروسیکلون می چرخد. به واسطه نیروی گریز از مرکز ذرات سنگین به سمت دیواره هیدروسیکلون حرکت کرده و به واسطه اختلاف دانسیته ذرات و آب، ذرات به سمت پایین هیدروسیکلون حرکت کرده و از قسمت پایین آن قابل استخراج است. آب نیز به واسطه دارا بودن فشار از قسمت فوقانی هیدروسیکلون خارج می شود.

دستگاههایی که قسمتهای متحرک کمتری داشته باشند، با صرفه تر و قابل اعتماد تر هستند. هیدروسیکلون شاید یکی از بهترین مظاهر این اصل باشند. هیدروسیکلون‌ هیچ عضو متحرکی ندارند، هزینه نصب و نگهداری آن‌ها پایین است. یکی از اصلی ترین مزایای هیدروسیکلون ، سادگی نصب و به کارگیری هیدروسیکلون می باشد.

هیدروسیکلون‌ بدون نیاز به انرژی الکتریکی، افت فشار ناچیز و بهره برداری آسان در حذف ذرات شن و ماسه از آب چاه‌ها، رودخانه‌ها، آب‌های سطحی مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین از هیدروسیکلون تصفیه آب می توان برای حذف و جداسازی ذرات جامد از جریان آب برگشتی کارخانه‌ها، و واحدهای صنعتی استفاده کرد.

هیدروسیکلون به دلیل راندمان بالا (95درصد) در حذف ذرات و سهولت نصب و بهره برداری و قیمت مناسب، جایگاه ویژه‌ای در سیستم‌های تصفیه و آبرسانی دارد. هیدروسیکلون در صورت مساعد بودن شرایط کاری و فشار مناسب امکان حذف ذرات تا اندازه‌ی 75 میکرون را دارا می‌باشند.

جایگاه قرار گیری هیدروسیکلون در فرآیند های تصفیه

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

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

مزایای هیدروسیکلون

هیدروسیکلون نسبت به تجهیزات مشابه مانند سیکلون مزایای بسیاری دارد که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد

هزینه لوله کشی ، پمپ و سایز تجهیزات هیدروسیکلون ارزان تر است
هیدروسیکلون فاضلاب کمی اشغال کرده و نیازی به فونداسیون و پی محکم ندارد
به کار انداختن و متوقف کردن هیدروسیکلون به راحتی و در زمان اندک قابل انجام است
هیدروسیکلون نیازی به انرژی الکتریکی ندارد
افت فشار هیدروسیکلون ناچار است

موارد استفاده هیدروسیکلون

استفاده از هیدروسیکلون برای حذف شن و ماسه آب های زیر زمینی
هیدروسیکلون برای حذف ذرات جامد معلق از آب برگشتی صنایع
سبک سازی بار فیلتر شنی با استفاده از هیدروسیکلون