Download - Cyclone design
1cyclone
خدا نام به های کننده جدا
سیکلونی
Cyclone Separators
2cyclone
مقدمه
ذرات آوری جمع مکانیسمهای
ثقلی- 1 نشینی تهسانتریفیوژی- 2 برخورداینرسی- 3 برخوردمستقیم- 4 برخورد5( (Diffusionپخش-
الکترواستاتیک- 6 اثرات
3cyclone
ذرات 5 کنترل تجهیزات اصلی نوع
1-Gravity settling
2-Cyclone Separators
3-Wet Collectors
4 -Fabric Filter
5 -Electrostatic Precipitators
4cyclone
انتخاب و طراحی برای نیاز مورد های داده دستگاه
ذرات شیمیایی و فیزیکی خصوصیات ذرات گذاری بار میزان جریان فشار و حرارت درجه رطوبت گاز حجمی جریان میزان خوردگی و حاللیت نظر از گاز خصوصیت نظر مورد خروجی میزان
5cyclone
در که مرکزی از گریز نیروی با که است دستگاهیمی تولید دستگاه شکل علت به ورودی گاز اثر
کند می جدا گاز از را مایع یا جامد ذرات شود گریز نیروی علت به و شود می دستگاه وارد گاز
و میکند پیدا چرخش دستگاه داخل در گاز مرکز ازبه بزرگتر ذرات ولی میشود خارج خروجی دهانه از
تواند نمی مومنتوم نیرو و وزن بودن بیشتر علتدیواره به برخورد با و کنند چرخش گاز همراه
کنند می رسوب
سیکلون Cyclone
6cyclone
سیکلون از نمایی
7cyclone
سیکلون بندی تقسیم
سه به محفظه به گاز ورود نظر از سیکلونشوند می تقسیم دسته
1) ( فوقانی- مماسی سیکلون2 -محوری سیکلون3 -تحتانی سیکلون
8cyclone
مماسی سیکلون
سیکلون نوع اینمناطق در اغلب
در و ،شهرکها صنعتی ، سیمان کارخانجاتریخته ، قدرت و برق
فرایند دیگر در و گریکار به صنعتی های
رود می
9cyclone
محوری سیکلون
جریان سیکلون نوع این دراز موازی صورت به گاز
بدنه باالی محورهایو شود می وارد سیکلون
های پره بوسیله گاز جریانصورت به ابتدا از مرکزی . باشند می گردابی الگوی
به معموال سیکلونها ایناستفاده چندتایی صورت
باالیی راندمان تا شود میباشند داشته
10cyclone
تحتانی سیکلون این اندازه نظر از
بقیه از بزرگتر سیکلونو شود می ساخته
اسکرابرها از بعد اغلبآوری جمع برای تر یقطرات با که ذراتیاند شده آمیخته آب . شوند می استفاده
11cyclone
( یا موازی سیکلون انواع از دیگر بندی تقسیمسری(
های سیکلون موازی
کاهش برای واحدها اینسیستم به ورودی بارو شوند می طراحیگاز از بیشتری حجم
کند . پاالیشمی را
12cyclone
های سیکلونسری
برای واحدها اینراندمان افزایش
می طراحی سیستمفشار افت اما شود
سیستمها این درسیستم از بیشتراست موازی های
13cyclone
سیکلون ساختمان
داری است 5سیکلون زیر شرح به اصلی قسمتاز: بدنه - 1 آن قطر و بوده شکل ای میلیمتر 10استوانه
تا ها آزمایشگاه صنایع 5000در و کارخانجات در میلیمتراست متغیر
ناقص - 2 قرار: مخروطی استوانه دنباله در قسمت ایندیواره از ذرات است شکلی به مخروطی شیب میگیرد
مناسب شیب بخورند سر پایین سوی به درجه 8تا7آنباشد می اصلی ی بدنه به نسبت
گاز - 3 ورودی قسمتگاز - 4 خروجی قسمتذرات - 5 خروجی مخروط : قسمت انتها در قسمت این
که کند می هدایت خارج به را ذرات طوری و گرفته قرارکند نمی نفوذ سیکلون داخل به هوا
14cyclone
سیکلون دیمانسیون
دیمانسیون برای بسیاری تحقیقات الپل و شفردعملکرد که را ابعادی و دادند انجام سیکلون
به کردندو ارائه داد، می نشان سیکلون بهینهسیکلون را سیکلون این ابعاد، این از پیروی
بدنه قطر اساس بر ابعاد تمام نامیدند استانداردسه . به بعدی اسالید جدول باشد می سیکلون
است کرده اشاره سیکلون ابعاد از نوع
15cyclone
16cyclone
سیکلون عمل چگونگی استوانه قسمت وارد ورودی راه از ذرات حامل گاز
پایین بسوی مارپیچی دورانی حرکت با و شده ای . علت به که مرکز از گریز نیروی یابد می جریان
سوی به را آنها شود می وارد ذرات بر گاز گردشگاز از آنها جداشدن وموجب راند می سیکلون بدنه . با گاز وقتی شود می سیکلون دیواره بر نشست وناچار رسید مخروط انتهای به خود مارپیچی حرکت
پیچشی با باال به پایین از و میدهد تغییر را خود جهتحرکت به اولیه مارپیچ ی میانه از تر کوچک شعاع با
استوانه محور در که گاز خروجی از و آید می در . برای معموال سیکلون شود می خارج دارد قرار
از بیشتر اما 10ذرات میشود برده کار به میکرونذرات به 20-15برای نزدیک راندمان 90میکروندارد درصد
17cyclone
cyclone 18
طراحی و تئوریسیکلون
cyclone 19
نیروی و سانتریفوژ نیروی تفاوت ثقل
ثقل نیروی به سانتریفوژ نیروی نسبت
Fm V
rcentrifugalass
adius
2circular
F
Fcentrifugal
gravity
112
cyclone 20
سیکلون طراحیسیکلون راندمان تعیین برای ساده بسیار مدل یک
است زیر شرح به که دارد وجودحلقه برآوردی های چرخش تعداد تعیین برای
. Nبیرونی) که( شود می استفاده زیر رابطه ازبرابر پارامتر این معمولی های سیکلون 4در
(. باشد ( Aمی
cyclone 21
گاز که زمانی مدت در ذرات ، آوری جمع برایدیواره به باید کند می حرکت بیرونی حلقه در
. حلقه در گاز زمان مدت این کنند برخورد(. شود می استفاده زیر رابطه از ( Bبیرونی
cyclone 22
برابر کند می حرکت ذره که ای فاصله دورترین( کانال ورودی عرض با سرعت(. Wاست و
زمان در که سیکلون Δtرانش دیواره به ،ذرهبا ) است برابر شود جدا گاز از و C)برسد
cyclone 23
باشد می ذره اندازه تابع رانش سرعتبرابر دراگ نیروی استوکس جریان رژیم بافرض
با
سانتریفوژ نیروی ذرات بودن کروی فرض وبابا است برابر
cyclone 24
اینکه به توجه = v و r=D/2با
( آید می بدست زیر معادله استوکس معادله ( Dو
V i
cyclone 25
رابطه کردن جایگزین حذف Cدر Bبا سپس Δtو ورابطه دادن آید .Dو Cقرار می بدست معادله این
مدت در که است ای ذره کوچکترین قطر واقع درt ی دیواره به و شده خارج خروجی گاز مسیر از
های ذره تمام تئوری نظر از و رسد می سیکلونراندمان با از شوند% 100بزرگتر آوری جمع باید
d p
d p
cyclone 26
با که ذره کوچکترین قطر فوق معادله به توجه باگاز% 100 ویسکوزیته با شده آوری جمع راندمان
تعداد با و مستقیم رابطه ورودی کانال عرض واختالف و ورودی گاز سرعت موثر، ی ها چرخش
دارد . عکس رابطه گاز و ذرات بین دانسیته در که چرا باشد می نقص دارای مدل این البته
با نظر مورد قطر از بزرگتر ذرات ی همه عملدلیل% 100راندمان این به این و شود نمی حذف
است . شده زده تخمین ها داده تمام که است
cyclone 27
سال در نیمه 1951الپل آزمایشات از استفاده بابازدهی با ذراتی قطر آورد% 50تجربی دست به را
عدد وجود قبلی معادله با تفاوت مخرج 2تنها دراست .
cyclone 28
سیکلون برای عمومی منحنی یک الپلآوری جمع راندمان که کرد رسم استاندارد
داد می نشان ذره اندازه هر برای ذرات
cyclone 29
سال منحنی 1980در برای پائوال دی و تئودورو راحتر بسیار که نوشتند جبری معادله یک الپل
. باشد می تر کاربردی
cyclone 30
دستگاه عملکرد عنوان به که کلی راندمان برایوزنی میانگین صورت به شود می شناخته نیز
متفاوت های اندازه برای آوری جمع راندمانهایشود می بیان ذرات
cyclone 31
cyclone 32
33cyclone
فشار PressureافتDrop
انتخاب برای مهم پارامترهای از یکی فشار افتانرژی هزینه با فشار افت باشد می سیکلون
جمع های راندمان معموال دارد مستقیم رابطهمی بیشتر فشارهای افت سبب باالتر آوری
شوند . بهینه راندمان داشتن برای سیکلون، طراحی در
است الزامی فشار افت دانستن
34cyclone
می زیر فاکتورهای از ناشی سیکلون یک فشار افتباشد
سیکلون 1. به ورودی در گاز انبساط از ناشی فشاز افت
گردابی )2. جریان تشکیل از ناشی فشار (Vortexافت
دیواره 3. با اصطکاک و برخورد از ناشی فشار افت
حرکت 4. جنبشی انرژی بازیافتن از ناشی فشار افتفشاری انرژی عنوان به چرخشی
های ازفاکتور 3و 2، 1فاکتور سال 4مهمتر در باشد میتشکیل 1953 از ناشی فشار افت که داد نشان لینویا
است دیواره اصطکاک از مهمتر گردابی جریان
35cyclone
،ها سیکلون برای فشار افت معادالت اغلبسرعت های افت تعداد صورت به را فشار افت
افت های ΔHمعادل افت سپس کند می بیانفشار افت به توان می را افت معادل سرعت
ΔP . ) ( کرد تبدیل آب سیال ارتفاع در
36cyclone
کهΔH آید می بدست زیر معادله از
37cyclone
معادله تر رایج و راحت بسیار ای معادله امااست زیر صورت به میزان این که است الپل
باشد آب اینچ اساس بر فشار افت مقدار اگرثابت ضریب مقدار ورودی سرعت به توجه Kبا
مقدار . 0.024تا 0.013از که است متغیراست .0.024 معمول
38cyclone
نوع و اندازه به توجه با ، سیکلون برای فشار افتاست متفاوت سیکلون طراحی
راندمان با سیکلونآب 4تا 2پایین: اینچ
(kPa 1تا 0.5) راندمان با سیکلون
اینچ 6تا 4متوسط (kPa 1.5تا 1آب )
راندمان با سیکلونآب 10تا 8باال : اینچ
(kPa 2.5تا 2)
39cyclone
داری نگه و برداری & OperationبهرهMaintenance
مشخصه شامل که دارند تاثیر سیکلون عملکرد در زیادی متغیرهایشود . می ذره و گاز های
از عبارتند گاز :مشخصات(Temperature)دما 1.(Pressure)فشار 2.گاز 3. (Gas composition)ترکیب شامل ذره :مشخصات(Size)اندازه 1.اندازه 2. (Size distribution)توزیع(Shape)شکل 3.(Density)دانسیته 4.(Concentration)غلظت 5..
40cyclone
ولی شود می کم دانسیته ، یابد افزایش گاز دمای وقتیدانسیته مقدار حال این با اما یابد افزایشمی ویسکوزیته
در چندانی اثر است ناچیز ذره دانسیته به نسبت گازندارد . سیستم راندمان
دیواره سوی به را ذره سرعت و ورودی سرعت باال دمایکاهش باعث ویسکوزیته افزایش و دهد افزایشمی رادر دما ویژه اثر شود می دیواره سمت به ذره سرعت
بیش . 700تا 40دمای اگردما است ثابت معموال فارنهایتبه 700از باید را سیکلون داخلی سطح باشد فارنهایت
را خروجی های قسمت و نسوز آجر از آستری ی وسیلهپوشاند سرامیک با گرما مقابل در مقاوم صفحات بوسیله
از باالتر دمای افزایشمی 1000در ویسکوزیته فارنهایتمی . هم گاز ترکیب شود می راندمان کاهش باعث و یابد
. گذارد اثر نیز ویسکوزیته و دانسیته بر تواند
41cyclone
از یا و آورده سیکلون به را گاز که هایی لوله مسیر . باشد مستقیم االمکان حتی باید کنند می دور آن
قسمت در نباید نیز ای پروانه شیر و کشویی شیرگیرند قرار ها سیکلون گروه خروجی و ورودی های
های مقاومت بین که تعادلی ترتیب بدین تا. نخورد هم به است، موجود آئرودینامیکی
را سیکلون های جداره باشد، سایش دارای گاز اگرآجر نظیر سایش ضد مواد از استفاده با توان می
ساخت . مقاوم سایش مقابل در بازالتی های را گاز باید ورودی قسمت در ها سیکلون مولتی در
. کرد توزیع ها سیکلون بین در یکنواخت بطور
42cyclone
ثقل نیروی بدین تاثیر است ناچیز ذرات جداسازی بردر نباید حالتی هر در سیکلون وضعیت و موقعیت که معنی
باید . خوب سیکلون یک بگذارد تاثیری آوری جمع میزانتجربه اما باشد داشته مناسبی راندمان شرایطی درهربهتری راندمان عمودی طور به سیکلون که داده نشان
دارد . دیگر وضعیتهای به نسبت باید ذرات کننده جمع قسمت موثر برداری بهره برای
از ها فلنج بین فواصل ودر باشد ناپذیر نفوذ هوا به نسبترا ها سوراخ و شیارها ، درزها تمام کرد استفاده واشر . کرد درزگیری باید ذرات شدن خارج از جلوگیری برای
زیادی مقدار خروج سبب سیکلون بدنه در نشت کوچکترینمیزان به هوا نفوذ شود، می سیکلون از خارج به ذرات از
سیکلون 10-15 غبارگیری بازدهی تواند می گاز حجم درصد . دهد کاهش صفر به را
43cyclone
در شده آوری جمع ذرات متناوب تخلیهسیکلون: سیکلون مخروطی قسمت در ذرات هرگاه
را غبار مجددا سیکلون داخل گاز جریان شود، انباشتهدر خود ی نوبه به نیز آن که برد خواهد خود همراه به
. در باید گذاشت خواهد منفی اثر سیکلون بازدهیاز استفاده با دائم طور به ویا معین فواصل
داده قرار سیکلون زیر در که ذرات تخلیه دستگاههای. شوند تخلیه شده آوری جمع ذرات است، شده
پر :نکته آوری جمع ذرات از نباید گاه هیچ تخلیه قیفشوند
44cyclone
با که چرا نیست ای پیچیده کار سیکلون در نشت کردن پیداگونه هر توان می سیکلون کف به باال از نور تاباندن
را اتصال نقاط در ها شکستگی و واشرها نشت ، خوردگی . کرد پیدا
کاهش از زیرا دارد بسیاری اهمیت سیکلون در یابی نشتکند می جلوگیری موثری طور به راندمان
تعیین ورودی سرعت و فشار افت با سیکلون راندمانجریان . میزان و بدنه قطر تغییر با فشار افت میشود
کم . جریان با سیکلون اگر یابد کاهشمی یا افزایش حجمیاز باید شود می برداری افزایش damperبهره برای
. کرد استفاده گاز سرعت نداشتن علت به ها سیکلون جریان دقیق سازی میزان
های سیکلون در تنها است مشکل بسیار متحرک قطعاتهم آن جریان کنترل توانایی مارپیچی های پره وجود محوری
دارد . را محدود صورت به
45cyclone
های مشخصه عملکرد در تغییرات جدول این. دهد می نشان بخوبی را سیکلون
46cyclone
بهره روی بر آنها اثر و تغییرات از ای خالصهسیکلون برداری
47cyclone
سیستم هزینه از اطالعاتیEPA سال فرضیات 1995در با و استاندارد سیکلون به توجه با
. کرد برآورد را سیکلون های هزینه زیرفرض با
بین 1. جریان ثانیه 12تا 0.5میزان بر مترمکعب
ورودی 2. مترمکعب 230تا 2.3بار بر
حالت 3. در راندمان داشتن نگه درصد 90و سرانه جریان 5100تا 4200 : هزینه مترمکعب هر ازای به دالر
ثانیه بر هزینهO & M : 2400 مکعب 27800تا متر هر ازای به دالر
ثانیه بر جریان سالیانه ی مکعب 28300تا 2800 : هزینه متر هر بهازای دالر
ثانیه بر جریان وری وبهره هر 460تا 0.45 : هزینه ازای به کیلوگرم 1000دالر
آالینده
48cyclone
سیکلون انتخابروش 1. با ، شوند آوری جمع باید که ذراتی کوچکی ی درجه
شوند محاسبه کار جریان در یا و مناسبو 2. تعیین کار شرایط در شود تصفیه باید که گازی مقدار
. مشخصشود مختلف فرایندهای در آن تغییراتشرایط 3. برای و تعیین استاندارد شرایط در گاز ی دانسیته
شود محاسبه کارگردد 4. تعیین ذرات دانسیتهشود 5. گیری اندازه گاز دمایگردد 6. بینی پیش آب اینچ حسب بر قبول مورد فشار افتشود 7. گرفته نظر در ذرات برای نیاز مورد بازدهی درصدشود 8. گیری اندازه یا و محاسبه ورودی گاز ذرات بار مقدار
49cyclone
.9 ) ( ورودی محل در گاز مکش فشار مقدارگیرد قرا مدنظر
صورت 10. در شود تعیین گاز در موجود آب مقدارشود اقدام چگالش از جلوگیری برای لزوم
اسید 11. مانند خورنده گازها مقادیر و نوعفلوریدریک اسید اسیدکلریدریک، سولفوریک،
ی دیواره خورندگی بر عالوه که غیره ونیز ذرات انعقاد و گاز شبنم نقطه بر سیکلون
گردد تعیین گذارد می اثر
50cyclone
مزایا کم سرانه هزینه نگهداری بنابراین متحرک تجهیزات نداشتن
کم برداری بهره هزینه و کم تجهیزات ( پایین نسبتا فشار (8تا 0.5افت آب اینچ ندارد تاثیری آوری جمع میزان در فشار و دما
دارد بستگی دستگاه ساختمان به تنها آن میزان خشک صورت به ذرات آوری جمع و دفع کم فضای به احتیاج معیوب قطعات جایگزینی و نصب بودن آسان
51cyclone
مشکالت از کوچکتر ذرات برای پایین میکرون 10راندمان
متر آید می بدست باال فشارهای افت باال راندمانها در چسبناک ذرات آوری درجمع ناتوان تغییرات به آوری جمع راندمان بودن حساس
ذرات اندازه توزیع و ورودی بار ، گاز جریان میزان ها سیکلون مولتی در برداری بهره باال نسبتا هزینه
52cyclone
ها ویژگی از ای خالصه سیکلون تحتانی : انواع و محوری ، مماسی گاز جریان ثانیه 15تا 0.5: میزان بر مترمکعب: ورودی بار مکعب 400تا میزان متر بر گرم فشار آب 8تا 0.5 : افت اینچ برداری بهره فارنهایت 1000تا : دمای درجهکن : کاربردها خشک ، کاری فرز ، سیمان کارخانجات در
دترجنت کارخانجات همچنین و گرمایی زغال های: کننده آوری جمع ذرات ) اندازه از باالتر راندمان بیشترین
10 ) میکرون : کننده تهیه های شرکت از لیستی
Advanced Combustion Systems Inc.; Alfa-Laval Separation Inc,; Bayliss-Trema Inc,; Beckert and Heister Inc.; Clean Gas Systems Inc,; Dresser Industries Inc.; Ducon Environmental Systems; Emtrol Corp.; Fisher-Klosterman Inc.; Hough International Inc;.
53cyclone
منابع 1- Cheremisinoff, Nicholas ”Handbook of air pollution
prevention and control” Butterworth-Heinemann, 20022-liu. David , liptak. Bela “Environmental Engineers’
Handbook “CRC Press LLC, second edition, 19993- Theodore, Louis.” AIR POLLUTION CONTROL
EQUIPMENT CALCULATIONS” John Wiley & Sons, 2008
منصور- 4 الدین، “غیاث ”، هوا دانشگاه آلودگی انتشاراتنیرو، آوری فن توسعه مرکز و 1385تهران
5-www.adamscompany.com/airpollution/alley&copper6-www.cycloneseperators.com7- www.epa.gov
54cyclone
THANK YOU
قنبری گردآورندگان : فرشید
راهنما : متصدی استاد دکتر آقای
[email protected]@gmail.com