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

farshidbeat@gmail.comfarshidbeat@gmail.com