دات نت نیوک

سیکلون، سایکلون – دستگاه جدا کننده ذرات درشت از ریز - دستگاه غبارگیر اولیه

سیکلون یا سایکلون ها سیستم های جمع آوری کننده ذرات مبتنی بر نیروی گریز از مرکز هستند که از اثر گرد بادی برای جدا کردن ذرات غبار از جریان گاز استفاده می شوند. از سیستم های جمع آوری سیکلونی معمولا بعنوان پیش جدا کننده برای کاهش میزان غبار رسیده به جدا کننده نهائی استفاده می‏شود این جدا کننده ها برای جمع آوری ذراتی با اندازه متوسط تا درشت بسیار مناسب هستند. کاربرد سیکلون ها در زمینه صنعت از جمله کارخانجات تولید کاغذ، کارخانه های سیمان، خطوط تولید فولاد، کارخانجات تولید کک، کارخانه های متالورژی مواد، کارگاه های چوب بری و دیگر صنایعی که با ذرات غبار سر‏و‏کار ‏‏دارند مورد استفاده قرار می گیرند.

نحوه ساخت و اجزای اصلی

شاسی یا استراکچر اصلی، استوانه اصلی یا قسمت مرکزی (محل ورودی و جذب گرد و غبار)، هاپریا قیف تحتانی (محل جمع آوری و تخلیه ذرات) روتاری ولو جهت تخلیه مواد و ذرات (در صورت نیاز)

نحوه ساخت و اجزای اصلی
نحوه ساخت و اجزای اصلی
نحوه ساخت و اجزای اصلی
نحوه ساخت و اجزای اصلی
نحوه ساخت و اجزای اصلی

انواع سیکلون و ویژگی‌های آن‌ها

در سیکلون (Cyclone Dust Collector)، عمل جداسازی ذرات از هوا در میدان گرانشی شدیدی انجام می‌شود که به طور مصنوعی تولید شده است. عمده‌ترین کار سیکلون‌ها، جداسازی غبار از جریان گاز است. غبار جدا شده از طریق قیف زیر دستگاه و هوای تمیز از طریق خروجی بالای دستگاه خارج می‌شود. سیکلون‌ها برای جداسازی غبار از گاز آلوده با ایجاد نیروی گریز از مرکز عمل می‌نمایند. این حالت دقیقا شبیه خروج آب از زیر فاضلاب است. گاز و غبار با زاویه، وارد جمع کننده استوانه‌ای شده و با سرعت زیاد و در یک مسیر گردابی به سمت پایین حرکت می‌کنند. این امر نیروی گریز از مرکز ایجاد می‌نماید. این گردابه حرکت خود را به سمت پایین یا به انتهای قسمت مخروطی ادامه می‌دهد. اکنون به علت اصل بقا، اندازه حرکت زاویه ای یک گردابه داخلی از محل انتهای مخروط در جهت عکس گردابه اولیه آغاز می شود و به سمت بالا ادامه مسیر می‌دهد در نهایت از مجرای خروجی، هوا عاری از غبار می‌شود.

ذرات غبار سنگین‌تر به دلیل برخورد با دیواره‌ها، از جریان گاز جدا شده و به سمت پره‌ها می‌لغزد. بازده سیکلون‌ها به عوامل زیر وابسته است:

  • سایز ذرات
  • نیروی گریز از مرکز اعمال شده به ذرات
  • مدت زمان اعمال نیرو به ذرات
عوامل موثر بر بازده سیلکون

در حقیقت هنر طراحی و ساخت سیکلون، کار با گردابه‌های داخلی و خارجی و چگونگی تولید تشکیل آن‎ها می‎باشد. با یک طراحی علمی و دقیق که تجربه را نیز به همراه داشته باشد، می‎توان سیکلون‎هایی با راندمان بسیار زیاد تولید نمود که به عنوان رقیب دیگر روش‎های غبارگیری نظیر بگ فیلتر مطرح شود. جریان گاز حامل غبار از جدار بالایی بدنه سیکلون که عموما استوانه‎ای با قطر D است و به یک مخروط ناقص منتهی می‌شود وارد سیکلون می‌شود. کانال ورودی گاز که مقطع مستطیلی a*b دارد، بر قسمت استوانه‌ای سیکلون مماس است. گاز از لوله‌ای به قطر2d که محور آن بر محور سیکلون منطبق و در قسمت بالا گرفته است، خارج می‌شود. در نهایت ذرات غبار ریز از مجرای d1 خارج می‌شود. گاز پس از ورود به سیکلون، به طرف پایین جریان می‌یابد. ابتدا در فضای حلقوی بین سطح جانبی لوله خروجی و سطح داخلی استوانه سیکلون و سپس در محفظه سیکلون به چرخش در می‎آید و به این ترتیب یک گرداب محیطی به وجود می‌آید. این عمل باعث ایجاد نیروی گریز از مرکز می‌شود و ذرات غبار همراه گاز را به طرف جدار قسمت استوانه‌ها و مخروط به ارتفاع h می‌راند. در قسمت مخروطی، جریان گاز جهت خود را عوض می‌کند و به طرف بالا و لوله خروجی هدایت می‌شود و باعث ایجاد گرداب در مرکز سیکلون می‌شود. ذرات غبار پس از تماس با جدار سیکلون، به قسمت پایین سیکلون منتقل شده و از سیکلون خارج می‌شود.

انواع سیلیکون
انواع سیلیکون
انواع سیلیکون

تحلیل جداکننده‌های سیکلونی

روش صحیح محاسبه سیکلون عبارت از تعمیم و استفاده از اطلاعاتی است که از تست سیکلون در شرایط کار با دستگاه به دست می‌آید. این تست‌ها در مورد سیکلون‌های مختلف، اطلاعاتی درباره بازده جز به جز غبارگیری اجزای مختلف غبار در محدوده تغییرات سرعت و چگالی ذرات و ضریب مقاومت آیرودینامیکی به دست می‌آورد. سیکلون‌ها را با توجه به این معولات و با استفاده از معادلات مربوط، طراحی و محاسبه می‌کنند.

محاسبه یک سیکلون به معلومات زیر وابسته است

  • توزیع قطر ذرات غبار در واحد جرم
  • دبی گاز
  • چگالی گاز
  • چگالی غبار
  • چگالی توده‌ای غبار
  • دمای گاز
  • مقدار مجاز مقاومت آیرودینامیکی ویژه سیکلون
  • بازدهی مورد نظر بر حسب درصد
  • مقدار بخار آب موجود در گاز

عوامل موثر در بهره برداری مناسب از سیکلون ها

1
عدم نفوذ هوا از قسمت پایینی سیکلون

حتی نفوذ مقادیر جزیی هوا نیز غبار ته نشین شده را به هم زده و باعث می‌شود غبار همراه با جریان گاز از لوله خروجی خارج شود و به این ترتیب بازدهی غبارگیری کاهش می‌یابد، نفوذ هوا به میزان 10 الی 15 درصد حجم گاز می‌تواند بازدهی غبارگیری سیکلون را به صفر کاهش دهد.

2
تخلیه متناوب غبار جمع آوری شده در سیکلون

هرگاه غبار در قسمت مخروطی سیکلون انباشته شود جریان گاز داخل سیکلون مجددا غبار را به همراه خود خواهد برد که آن نیز به نوبه خود بر بازدهی سیکلون اثر منفی خواهد داشت. در هیچ شرایطی نباید از قسمت مخروطی به عنوان جمع آورنده غبار استفاده نمود. به این علت در اکثر سیکلون هاقیف‌های تخلیه غبار به کار برده می‌شود. قیف‌های تخلیه غبار را می‌توان به ترتیبی ساخت که در مقابل جریان گاز در قسمت مخروطی سیکلون غیرقابل نفوذ باشند. باید در فواصل معین یا به طور دائم با استفاده از دستگاه‌های تخلیه غبار که در زیر سیکلون قرار داده شده و نسبت به جریان گاز غیر قابل نفوذند، غبار جمع آوری شده را تخلیه کرد. قیف تخلیه نباید پر از غبار شود.

3
استفاده از سیکلون‌ها در سیستم‌های مکش و دهش

سیکلون را می‌توان هم در شرایط فشار هم در شرایط مکش به کار برد، اگر در شرایط مکش به کار رود، سایش دمنده کم خواهد بود که مزیت عمده‌ای است. هرگاه سیکلون در فشار پایین کار کند باید قیف تخلیه غبار را طوری ساخت که تا حد امکان از نفوذ هوا جلوگیری نماید.

نحوه استفاده سیکلون‌ها در دمای زیاد اگر دمای گاز زیاد باشد سطح داخلی سیکلون را باید به وسیله آستری از آجر نسوز و قسمت‌های خروجی را به وسیله صفحات مقاوم در برابر گرما یا سرامیک پوشاند. هرگاه گاز دمایی متوسط داشته باشد این دما باید حداقل 20 الی 255 درجه بیشتر از نقطه شبنم باشد و به این منظور سطح خارجی سیکلون را به وسیله عایق گرمایی می‌پوشانند. با توجه به اینکه نباید هوا به داخل سیکلون و برعکس نفوذ کند دریچه‌های بازدید باید در سرپوش قسمت خروجی تعبیه شوند و به هیچ وجه در روی بدنه سیکلون قرار نگیرند تا بدین ترتیب از ورود هوا جلوگیری شود.
نحوه لوله کشی و مسیر گاز به سیکلونمسیر لوله‎‌هایی که گاز را به سیکلون آورده یا از آن دور می‎کنند، باید حتی الامکان مستقیم باشد. شیر کشویی و شیر پروانه‌ای نیز نباید در قسمت‌های ورودی و خروجی گروه سیکلون‌ها قرار گیرند تا بدین ترتیب تعادلی که بین مقاومت‌های آیرودینامیکی موجود است، از بین نرود.
نحوه طراحی سیکلون‌های موازیدر سیکلون‌های موازی که قیف تخلیه مشترک دارند، گاز از یک سیکلون به سیکلون دیگر رفته و به این ترتیب به بازده غبارگیری لطمه می‌زند. برای رفع این مشکل باید سیکلون‌ها دارای یک طرح بوده و با یک خطای مجاز ساخته و نصب شوند و مقاومت آیرودینامیکی یکسانی داشته باشند. ضمنا گاز را باید به طور یکنواخت بین قسمت‌های ورودی و خروجی گروه سیکلون‌ها توزیع شود.
لازم به ذکر است در بعضی موارد که گاز اولیه حامل غبار زیادی است، می‌توان از دو سیکلون متوالی استفاده کرد. سیکلون اول عموما بزرگ‌تر است و بازدهی کمتری دارد. منتها از لحاظ بسته شدن مسیر و عدم ایجاد مقاومت در مقابل جریان گاز دارای کیفیت بهتری است. دومی برای حداکثر، طراحی می‌شود. یعنی اندازه آن باید مطلوب باشد. نصب دو سیکلون مشابه به طور متوالی لزومی ندارد.
اگر دو سیکلون به طور متوالی قرار می‌گیرند، نباید دارای قیف تخلیه مشترک باشند. در صورتی که کانال‌های جداگانه زیر هر سیکلون به قیف تخلیه مشترکی مربوط شوند، باید کانال دارای دریچه‌هایی باشد که از نفوذ هوا جلوگیری نماید. اگر گاز دارای سایش زیاد باشد جداره‌های سیکلون را می‌توان با استفاده از مواد ضد سایش نظیر آجرهای بازالتی در سایش مقاوم ساخت.
راندمان جداسازیدر حقیقت جداسازی غبار از هوا به عنوان عامل و اساس فلسفه ی طراحی یک غبارگیر می باشد. غباری که توسط غبارگیر می باشد. غباری که توسط غبارگیرها از هوا جدا می شود، از دیدگاه قوانین زیست محیطی و اثرات اقتصادی بازیافت غیر قابل تامل است. سیکلون ها عموما برای جداسازی غبارهایی با قطر 20 میکرون به بالا مورد استفاده قرار می گیرند. طراحی و محاسبه راندمان جداسازی سیکلون بای یک غبار خاص و با تمام ویژگی های فیزیکی آن تعریف می شود.

سیلیکون ها را با توجه به کاربردشان می توان به دو گروه زیر تقسیم بندی کرد:

  • سیلیکون با راندمان زیاد
  • سیلیکون با دبی زیاد
دسته بندی سیلیکون ها

انواع سیکلونها با توجه به نوع طراحی

  1. سیکلون نیوگاز
  2. سیکلون لیوت
  3. سیکلون سیوت
  1. سیکلون‌های دارای قسمت ورودی پیچان
  2. سیکلون فان تونگرن