معرفی دستگاه سایکلون

معرفی دستگاه سایکلون

سایکلون از جمله تجهیزات حذف گرد و غبار محسوب می گردد. اصل کار آن استفاده از نیروی جانب مرکز ایجاد شده توسط جریان هوای چرخان حاوی غبار برای جداسازی گرد و غبار از جریان هوا است که از ویژگی های مهم آن می توان به ساختار با طراحی ساده، تولید و ساخت آسان بدون قطعات متحرک و هزینه ی ساخت و عملیاتی پایین اشاره کرد.

جداکننده های سایکلون گازی به دو دسته ی اصلی جریان معکوس و جریان محوری دسته بندی می شوند. اصل کار سایکلون بر اساس حرکت چرخشی ناشی از ورود مماسی جریان هوا است که باعث می شود ذرات جامد یا قطرات مایع با نیروی گریز از مرکز همراه با اینرسی زیاد از دیواره ی خارجی جدا شوند. جریان هوای حاوی ذرات ریز جامد از طریق ورودی تجهیزات وارد ناحیه ی جداسازی سیکلون می شود. هنگامی که هوای حاوی ناخالصی ها در امتداد جهت محوری وارد لوله ی جداسازی سیکلون می شود، به دلیل اثر هدایت پره های راهنما، چرخش زیادی پیدا می کند. جریان هوا سپس به صورت مارپیچی در طول لوله به سمت پایین وارد محفظه ی اصلی سایکلون می شود که مخروطی شکل است و به تدریج باریک می شود و با کوچک شدن سطح مقطع جریان، سرعت جریان افزایش می یابد. جریان هوای چرخان به سمت مرکز جریان می یابد و یک گردابه ی ثانویه به سمت بالا تشکیل می دهد و سپس از طریق خروجی بالای سایکلون به بیرون جریان می یابد.

ذرات با اینرسی بیشتر با دیواره ی داخلی سایکلون برخورد می کنند، در حالی که ذرات با اینرسی کمتر در جریان گاز باقی می مانند. اینرسی را می توان به عنوان توانایی ذره برای ادامه حرکت در یک خط مستقیم حتی در صورت اعمال نیروهای خارجی در نظر گرفت. هنگامی که یک نیروی خارجی اعمال می شود، ذرات با اینرسی کم به حرکت در یک خط مستقیم ادامه نمی دهند، در عوض به صورت مارپیچی حرکت می کنند. 

جداکننده‌های سایکلون معمولاً می‌توانند چیزی بین 50 تا 99 درصد از تمام ذرات موجود در جریان گاز را حذف کنند. اینکه سایکلون چقدر قادر به حذف این ذرات است تا حد زیادی به اندازه ذرات بستگی دارد. اگر مقدار زیادی ذرات سبک تر وجود داشته باشد، کمتر از این ذرات می توانند جدا شوند. به همین دلیل، سایکلون ها بر روی گازهای خروجی که حاوی مقادیر زیادی ذرات بزرگ هستند، بهترین عملکرد را دارند.

عوامل متعددی وجود دارد که می تواند بر راندمان سایکلون تأثیر بگذارد. این موارد شامل چگالی ذرات، اندازه ذرات، سرعت جریان حجمی، افت فشار، طول مخروط، طول بدنه، نسبت قطر پورت به قطر بدنه و حتی صافی سطوح داخلی سایکلون است.

چگالی ذرات یکی از تعیین کننده ترین عواملی است که بر توانایی سایکلون در حذف ذرات به دام افتاده تأثیر می گذارد. صرف نظر از اندازه ذرات. هنگامی که چگالی ذرات کاهش می یابد، بازده کاهش پیدا می کند (با فرض اینکه هیچ تغییر دیگری در سیستم رخ ندهد). کاهش اندازه ذرات باعث کاهش کارایی مربوطه می شود. با کاهش قطر مخروط، کارایی سایکلون افزایش می یابد. در واقع، یک مخروط با قطر کوچک، ذرات بسیار ریزتری را از یک جریان گاز نسبت به یک مخروط با قطر بزرگتر استخراج می کند.

حداقل اندازه ذرات فیلتر شده، کوچکترین اندازه ذره ای است که یک سایکلون می تواند با هر کارایی قابل اندازه گیری فیلتر کند و به طور کلی با میکرون یا میکرومتر (μm) بیان می شود. اگر یک سایکلون به عنوان تنها وسیله ی جداسازی ذرات استفاده می شود، کوچکترین اندازه ذرات مورد نیاز برای حذف باید بالاتر از این حداقل باشد.

اندازه ی یک سایکلون تابع عوامل متعددی است، اما مهمترین ابعادی که باید در نظر گرفته شود، ابعاد ورودی و محفظه ی اصلی آن است.

 اندازه ورودی ها بر ظرفیت جریان هوای سایکلون تأثیر می گذارد و همچنین بر افت فشار آن در یک سرعت جریان معین اثر گذار است. دهانه های بزرگتر تمایل به پذیرش حجم بیشتری از هوا دارند و همچنین افت فشار کمتری خواهند داشت، اما کارایی سیستم را کاهش می دهند. تنظیمات ورودی نیز می تواند بر اساس نوع سایکلون متفاوت باشد. این چهار نوع شامل مماسی، محوری، هلیکال یا مارپیچ است.

یک نمونه سایکلون در زیر نشان داده شده است: