هیدروسیکلون یک قطعه ساده از تجهیزات است که از فشار سیال برای تولید نیروی گریز از مرکز و ایجاد یک الگوی جریان استفاده می کند تا بتواند ذرات جامد را از یک محیط مایع جدا کند. این عمل با تزریق مماسی مایع به داخل یک محفظه استوانه ای انجام می شود که باعث ایجاد یک گرداب و نهایتا جداسازی مواد جامد معلق درون سیال می شود.
فیلتر هیدروسیکلون یکی از پرکاربردترین تجهیزات در تصفیه آب و پساب کارخانجات و کشاورزی می باشد.
هیدروسیکلون (Hydrocyclone) چیست؟
هیدروسیکلون به عنوان جداکننده سیکلون نیز نامیده می شود، هیدروسیکلون شامل هیدروسیکلون سنگ زدایی (مخروط 10 اینچی) و هیدروسیکلون سیلت زدایی (مخروط 4 اینچی) است که برای جدا کردن ماسه و سیلت از سیال حفاری استفاده می شود. هیدروسیکلون دارای دو خروجی در محور است: خروجی کوچکتر در پایین. (آندرفلو یا ریجکت) و بزرگتر در بالا (سرریز آورفلو یا قبول). جریان زیرین معمولاً بخش متراکم تر یا ضخیم تر است، در حالی که سرریز بخش سبک تر یا سیال تر است. پمپ گریز از مرکز برای پمپاژ سیالات حفاری از مخزن گل به مجموعه هیدروسیکلون ها استفاده می شود.
طبقه بندی مواد مرطوب در سطوح بالا در معادن برای کنترل اندازه کارآمد ذرات ریزتر از 1 میلی متر در آب ضروری است. روش های مختلفی برای طبقه بندی این مواد وجود دارد، اما زمانی که محدوده اندازه ذرات 100-10 میکرون باشد، هیدروسیکلون ها بهترین انتخاب هستند.
این ماشین آلات خاص بیشتر در بخش معدن نه تنها برای حمل و نقل دوغاب یا شن زدایی، بلکه برای فعالیت های دیگری مانند – غلیظ کردن/آب زدایی، بهره برداری، طبقه بندی، لجن زدایی و غیره استفاده می شود.
اساساً هیدروسیکلون ماشینی با توان عملیاتی بالا است که برای استخراج یا جداسازی ذرات دوغاب بر اساس وزن کلی ذرات استفاده می شود.
آب از طریق ورودی مماسی وارد می شود و یک حرکت چرخشی رو به پایین ایجاد می کند. رسوبات بر روی بدنه فیلتر توسط نیروی گریز از مرکز فشار داده می شوند . رسوبات در پایین فیلتر جمع می شوند. برای شستشوی رسوبات انباشته شده، یک شیر تخلیه در پایین دستگاه یا منیفولد جمع آوری نصب می شود.
هیدروسیکلون، دستگاهی است برای جداسازی مواد معلق جامد از مایع. مواد دانه ای و جامدات ساینده در آب در صنایع و کاربری های مختلف باعث ایجاد خساراتی مانند فرسایش پمپ‌ها و سیستم های لوله کشی، نارضایتی مصرف کنندگان و امکان آلودگی آب و بی کیفیتی آب مورد استفاده می شوند. از این رو هیدروسیکلون ها برای جلوگیری از این خسارات و تولید آب بدون ذرات جامد استفاده می شود.
مهمترین موارد کاربرد هیدروسیکلون
مهم ترین دلیل استفاده از هیدروسیکلون محافظت از الکتروپمپ ها در برابر ذرات معلق موجود در آب است. مواد دانه ای و جامدات ساینده در آب در صنایع و کاربری های مختلف باعث ایجاد خساراتی مانند فرسایش پمپ‌ها و سیستم های لوله کشی، نارضایتی مصرف کنندگان و امکان آلودگی آب و بی کیفیتی آب مورد استفاده می شوند. از این رو هیدروسیکلون ها برای جلوگیری از این خسارات و تولید آب بدون ذرات جامد استفاده می شود.
- استفاده برای آب خروجی از چاه و رودخانه ها
- ورودی به سیستم دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس
- تصفیه آب های کشاورزی
- کارخانه کاشی و سرامیک
- هیدروسیکلون در کارخانجات تولید نشاسته و آرد
- کارخانه شن و ماسه
ساختمان و مکانیزم عملکرد هیدروسیکلون
هیدروسیکلون یک قطعه ساده از تجهیزات است که از فشار سیال برای تولید نیروی گریز از مرکز و یک الگوی جریان استفاده میکند که می تواند ذرات معلق را از محیط مایع جدا کند. این ذرات باید چگالی متفاوتی نسبت به آب داشته باشند تا بتوانند جدا شوند.
هیدروسیکلون شامل یک محفظه دو قسمتی با نیمرخ داخلی است که در امتداد نیمه بالایی آن استوانه ای و در امتداد نیمه پایینی مخروطی است و دارای یک ورودی و دو نقطه خروجی است.
الگوی جریان در این دستگاه چرخشی است. این امر با تزریق مماسی مایع به داخل محفظه استوانه ای القا می شود که باعث ایجاد گرداب و در نتیجه نیروی گریز از مرکز می شود. عمل گریز از مرکز در سیکلون، جامدات سنگین‌تر موجود در سیستم را در مقابل دیواره‌های محفظه قرار می‌دهد و به قسمت مخروطی پایین می‌آورد.
آب سبک تر به بالای محفظه چرخانده می شود و از خروجی بالایی خارج می شود. جامدات معلق نیز در مخروط جمع می شوند و از خروجی که در انتهای پایینی آن وجود دارد، خارج می شوند.
حداقل فشار مورد نیاز هیدروسیکلون 3 بار یا 30 متر آب است. با این فشار، آب در قسمت استوانه ای به چرخش درآمده و دانه ها و جامداتی که چگالی آنها از چگالی آب بیشتر است با استفاده از روش مذکور از آب جدا می شوند.
هیدروسیکلون نیازی به عملیات بکواش ندارد اما برای بهبود شرایط نگهداری دستگاه هیدروسیکلون، بهتر است با توجه به میزان ذرات داخل اب، هر چند وقت یکبار این دستگاه ها شستشو داده شوند. در شستشوی فیلتر هیدروسیکلون می بایست مخزن شنگیر موجود در انتهای دستگاه فیلتر سیکلونی را باز کرده و با تخلیه آن، مخزن دستگاه را به آب ورودی وصل نموده و کل مخزن را شستشو دهیم.
مضرات آب حاوی ذرات معلق شامل شن و ماسه
- آسیب و ایجاد فرسایش در پمپ
- گرفتگی لوله ها بدلیل رسوب ذرات جامد
- آسیب های جدی به سیستم لوله کشی
- گرفتگی فیلتر شنی و افزایش افت فشار فیلتر های موجود در آنها
- مسدود شدن آب پخش کن های سیستم های آبیاری قطره ای
تفاوت سیکلون با هیدروسیکلون چیست؟
تفاوت اصلی سیکلون و هیدروسیکلون نوع سیال ورودی آنهاست. سیکلون برای جدا سازی ذرات معلق از گازها (مانند هوا) استفاده می شوند و هیدروسیکلون برای مبنای مفاهیم جداسازی ذرات معلق از مایع ها (مانند آب) توسعه یافته است.
مزایای استفاده از هیدروسیکلون
- هیدروسیکلون‌ها نیاز به انرژی الکتریکی ندارند به بیانی دیگر این دستگاه ها هیچ عضو محرکی و مکانیکالی ندارد.
- عدم نیاز به اپراتور متخصص جهت راهبری و نگهداری از دستگاه
- بدلیل ایجاد جریان گردابی افت فشار در هیدروسیکلون ناچیز است.
- بهره برداری و استفاده از این مدل از فیلترهای جداسازی از جامد از مایع راحت می باشد.
- تصفیه آب کشاورزی با دستگاه فیلتر سیکلونی بسیار سریع و دارای قیمت بهینه است.
- هزینه نصب، راه اندازی و بهره برداری کمی دارند
- نگهداری هیدروسیکلون ها کم هزینه می باشد و از لحاظ اقتصادی مقرون بصرفه هستند.
- توانایی بالا در از بین بردن ذرات جامد
- راندمان بالا (95درصد) در حذف ذرات
- هیدروسیکلون‌ها با بهره گیری از انرژی دینامیکی، جداسازی ذرات جامد از مایع را انجام می دهد
پارامترهای طراحی هیدروسیکلون
هیدورسیکلون ها می توانند بسته به نوع سفارش در ظرفیت های 5 الی 300 متر مکعب در ساعت ساخته می شود و برای ظرفیتهای بزرگتر می توان از چندین دستگاه بصورت موازی استفاده نمود.
مهمترین پارامتر در طراحی یک هیدروسیکلون دبی وروی به آن می باشد. میزان حجم و نوع مایع میتواند ظرفیت و ابعاد یک دستگاه فیلتر سیکلونی را مشخص کند.
یکی دیگر از پارامترهای بسیار مهم در طراحی هیدروسیکلون میزان املاح جامد درون آب می باشد. نوع آب ورودی نیز میتواند به عنوان یک پارامتر مهم در تعیین جنس فیلترهای سیکلون باشد.
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.
بهترین و مقرون به صرفه ترین نوع هیدروسیکلون از جنس فلزی می باشد. ولی در مواردی که آب ورودی دارای خورندگی می باشد، سستم فیلتر سیکلونی از جنس استیل و یا FRP ساخته می شود.
همچنین میتوان در موارد خورندگی محلول ورودی، هیدروسیکلون با آهن ساخته شود و سپس توسط اسپری عملیات کوتینگ انجام شود و پوشش های ضد خوردگی بر روی فیلتر سیکلون اعمال گردد.
در آماده سازی برای پوشش، فیلترها با یک لایه مخصوص فسفات روی ارائه می شوند. این روش چسبندگی مناسب روکش را تضمین می کند و از زنگ زدگی لایه داخلی محافظت می کند. متعاقباً، پوشش پلی استر قبل از اینکه در کوره سخت شود، به صورت الکترواستاتیک، هم در داخل و هم از خارج اعمال می شود. کل فرآیند شامل 7 مرحله است و منجر به یک پوشش عالی با ضخامت تقریباً 120 میکرون می شود.
طراحی ابعاد لوله های ورودی و خروجی آب
زمان ماند هر قطره آب را درون هیدروسیکلون بین 2 تا 5 دقیقه محاسبه می شود. بهترین روش برای تامین این زمان ماند، اختلاف سایز لوله ورودی و خروجی از مخزن هیدروسیکلون است.
لذا برای تامین این زمان ماند برای جداسازی دانه ها، لوله ورودی همیشه یک سایز کوچکتر از لوله خروجی ساخته میشود.
همانطور که در شکل زیر مشاهده می کنید هیدروسیکلون ابعاد مشخصی دارد که در ادامه هر بخش از این قطعات این دستگاه تشریح شده است.
- D برابر با قطر بدنه دستگاه سیکلون در قسمت استوانه ای شکل
- d نشان دهنده قطر لوله آب خروجی از قسمت هیدروسیکلون
- L معادل ارتفاع قسمت استوانه ای شکل دستگاه هیدروسیکلون
- h ارتفاع قسمت مخروطی شکل فیلتر سیکلون را نشان می دهد.
- H نمایشگر ارتفاع کل دستگاه می باشد.
هیدروسیکلون خوشه ای (کلاستر هیدروسیکلون) چیست؟
هیدروسیکلون خوشه ای نوعی تجهیز است که به چندین هیدروسیکلون اجازه می دهد تا در کنار یکدیگر در یک واحد واحد کار کنند.
دوغاب تحت تأثیر فشار از طریق لوله تغذیه وارد پوسته می شود و باعث ایجاد دور زدن در پوسته می شود. ذرات درشت یا ذرات متراکم به دلیل نیروی گریز بزرگتر از مرکز به حاشیه جریان چرخشی می رسند. به دلیل نیروی گریز از مرکز کوچکتر، ذرات ریز در وسط جریان دوار باقی می مانند و همراه با جریان به سمت بالا حرکت می کنند و در نهایت از لوله سرریز خارج می شوند.
طراحی هیدروسیکلون شرکت ناب زیست راندمان طبقه بندی و ظرفیت هیدرولیکی عالی را ارائه می دهد و تعداد هیدروسیکلون های مورد نیاز برای یک وظیفه معین را کاهش می دهد.
هیدروسیکلون های ناب زیست با طیف گسترده ای از ورتکس ها و اندازه های اسپیگوت و شیرها حداکثر انعطاف پذیری عملیاتی را ارائه می دهند. ویژگی های هیدروسیکلون های ما:
- راندمان عملکرد بالا در فرآیند
- ظرفیت های بالا
- روکش های سخت
- طیف گسترده ای از گزینه های پوشش مقاوم در برابر سایش برای حداکثر طول عمر
ویژگی های طراحی انواع هیدروسیکلون های این شرکت
- شکل هندسه ورودی مارپیچی برای ارائه راندمان جداسازی عالی و ظرفیت هیدرولیکی، و همچنین حداکثر عمر سایش محفظه تغذیه طراحی شده است.
- محفظه های فولادی پلی استر یا کربن مقاوم در برابر خوردگی
- تقویت بدنه بیرونی
- طیف گسترده ای از اندازه های ورتکس و اسپیگوت
- زوایای مخروطی متعدد
- گزینه های تخصصی برای به حداکثر رساندن راندمان هیدروسیکلون
اگر جریان فرآیند شما از ظرفیت یک سیکلون منفرد فراتر رود، می توانید برای دستیابی به ظرفیت مورد نیاز، چندین سیکلون را به صورت موازی روی یک منیفولد مشترک کار کنید.
منیفولدهای سیکلون در پیکربندی‌های مختلفی از جمله شعاعی و خطی با هدف مشترک ارائه یک جریان دوغاب، فشار، چگالی و توزیع یکنواخت اندازه ذرات در هر سیکلون وجود دارند. ما سیستم‌های منیفولد خود را طوری طراحی می‌کنیم که نه تنها خوراک را به‌طور مداوم توزیع میکند، بلکه محصولات سرریز(آورفلو) و زیرریز (آندرفلو) را از هیدروسیکلون‌ها در صورت نیاز برای کاربرد جمع‌آوری میکند.
برای دوغاب هایی که حاوی ذرات بسیار ریز همراه با غلظت کم مواد جامد هستند، سیستم های خطی کاملاً مناسب هستند و معمولاً هزینه کمتری دارند. هندسه آنها می تواند برای اتصال با لوله کشی موجود در کارخانه مساعدتر باشد. برای مخلوطی از ذرات ریز و درشت و چگالی دوغاب بالاتر، سیستم شعاعی را توصیه می کنیم.
دستگاه های هیدروسیکلون در شرایطی متناسب با دوغاب، ظرفیت محلول، …… میتواند به چند صورت ارتقاع یابد. در زیر به چند مورد اشاره می شود.
هیدروسیکلون های شعاعی
در یک سیستم شعاعی، هیدروسیکلون ها به صورت شعاعی در اطراف یک هدر تغذیه عمودی مرکزی برای توزیع یکنواخت دوغاب نصب می شوند.
نازل های خروجی دوغاب از هدر تغذیه دارای یک پیکربندی ورودی مستدیر هستند تا تلاطم و سایش دوغاب را به حداقل برسانند.
لاندرهای اورفلو و آندرفلو در اطراف لوله تغذیه مرکزی متمرکز هستند و جمع آوری و انتقال موثر محصولات به خطوط تخلیه را فراهم می کنند. لاندر ها به گونه ای طراحی شده اند که پاشیده شدن آن را به حداقل برسانند.
هیدروسیکلون های شعاعی “سیستم Canister“
به طور معمول برای سیکلون های کوچکتر از 2 اینچ تا 15 اینچ طراحی شده است. سیکلون‌های سیستم‌های کانیستر عمودی هستند، کج نمی‌شوند. در این نوع سیکلون ها، جریان زیرین معمولا بر روی یک قاب پشتیبانی به شکل “” H قرار دارد.
هیدروسیکلون های شعاعی “سیستم متالورژیکی Metallurgical “
سیستم های متالورژی در معدن استفاده می شوند و معمولاً بین 10 تا 24 سیکلون دارند. اندازه سیکلون ها بین 20 تا 33 اینچ است. دو سیستم منیفولد را می توان با شبکه و راهروهایی طراحی شده به هم متصل کرد.
هیدروسیکلون های اینلاین Inline
منیفولدهای اینلاین شامل یک توزیع کننده خوراک، لاندرهاب جمع آوری آورفلو و ایندرفلو و ساختار شاسی فولادی هستند.
هیدروسیکلون ها “اینلاین” برای کاهش فضا و هزینه های حمل و نقل بر روی شاسی پشتیبان نصب شده اند.
توزیع کننده خوراک هیدروسایکلون های اینلاین دارای یک پیکربندی استاندارد نازل است و معمولاً با استفاده از استاندارد Ts برای به حداقل رساندن هزینه منشعب می شود.
لاندر ها به شکل مستطیل طراحی شده اند و هزینه های لاینینگ و فولاد را کاهش می دهند. لاندر آندرفلو را می توان به میزان مورد نیاز برای کاربرد شیب دار کرد یا با کف صاف طراحی کرد.
هیدروسیکلونهای اسپایدر
طرح‌های منیفولد اسپایدر شامل هیدروسیکلون‌هایی می‌شوند که برای توزیع یکنواخت دوغاب به صورت شعاعی در اطراف توزیع‌کننده خوراک مرکزی نصب شده‌اند. نازل های خروجی دوغاب از توزیع کننده خوراک دارای یک پیکربندی استاندارد نازل هستند.
توزیع کننده خوراک با حداقل ضخامت ورق فولادی 4/1 اینچ ساخته شده است و شامل حداقل 4/1 اینچ پوشش الاستومری ولکانیزه شده است. برای کاربردهای سرویس خورنده، سطوح با پوشش الاستومری برای اطمینان از اتصال کامل جرقه آزمایش می شوند.
هیدروسیکلون های منیفولد pod
منیفولدهای Pod نوعی از منیفولدهای شعاعی هستند. هنگامی که جداسازی نیاز به استفاده از سیکلون‌های با قطر بسیار کم دارد، گروه‌هایی از سیکلون‌ها را میتوان در “غلاف” جداگانه نصب کرد که در اطراف یک هدر تغذیه عمودی مرکزی برای به دست آوردن ظرفیت مورد نیاز قرار می‌گیرند. این طراحی دارای همان هدر خوراک، لاندر آورفلو و آندرفلو یک منیفولد شعاعی است، اما جداسازی دقیق را فقط از طریق استفاده از سیکلون های با قطر کوچک ارائه می دهد. در عین حال، این امکان را نیز فراهم می کند که اگر همه سیکلون ها در یک وسل سیکلون نصب شده باشند، امکان دور زدن امکان پذیر نیست.
هیدروسیکلون یک قطعه ساده از تجهیزات است که از فشار سیال برای تولید نیروی گریز از مرکز و یک الگوی جریان استفاده می کند که می تواند ذرات را از یک محیط مایع جدا کند. این ذرات باید چگالی متفاوتی نسبت به محیط داشته باشند تا بتوانند جدا شوند.
این امر با تزریق مماسی مایع به داخل یک محفظه استوانه ای ایجاد می شود که باعث ایجاد یک گرداب می شود. محفظه دارای یک خروجی محوری محدود است به طوری که تمام مایع موجود در گرداب نمی تواند از این خروجی خارج شود. مقداری از مایع باید مسیر خود را معکوس کرده و بر خلاف جریان به یک خروجی بالای محوری جریان یابد. این جریان معکوس به چرخش خود ادامه می دهد و به دلیل فشار کمتر در محور چرخش، یک هسته هوا ایجاد می شود.
هیدروسیکلون معمولی شامل یک محفظه استوانه ای است که به یک بدنه مخروطی متصل است، که به خروجی پایین در راس مخروط منتهی می شود. این “اورفلو” را تخلیه می کند. جریان معکوس توسط لوله ای قرار می گیرد که به صورت محوری به بالای محفظه می رود و ” vortex finder” نامیده می شود و “آورفلو” را تخلیه می کند. جریان های مارپیچی و شکل کلی یک هیدروسیکلون در شکل های زیر نشان داده شده است.
کاربردهای استفاده از هیدروسیکلون
- جداسازی شن و ماسه از پمپاژ چاه عمیق
- پیش فیلتر کردن آب عرضه شده به آزمایشگاه ها و صنعت
- پیش فیلتر کردن سیستم های آبیاری قطره ای و میکرو بارانی
- حذف شن و ماسه
- از ساییدگی نازل های آبپاش جلوگیری می کند
- یا منیفولد جمع آوری در باتری های جداسازی شن و ماسه.
قیمت هیدروسیکلون
قیمت هیدروسیکلون های ساخت شرکت ناب با توجه به سایز و ابعاد مختلف، نوع طراحی، دبی ورودی و خروجی و متریال مورد استفاده در آن تعیین می شود. لذا برای اطلاع از قیمت روز، دریافت اطلاعات و گرفتن مشاوره با کارشناسان شرکت ناب تماس حاصل فرمایید.
