بررسی اصول طراحی هیدروسیکلون های جداکننده جامد از مایع درآب و فاضلاب

    —         —    

ارتباط با ما     —     لیست پایان‌نامه‌ها

... دانلود ...

توجه : این فایل به صورت فایل ورد (Word) ارائه میگردد و قابل تغییر می باشد


 بررسی اصول طراحی هیدروسیکلون های جداکننده جامد از مایع درآب و فاضلاب دارای 110 صفحه می باشد و دارای تنظیمات و فهرست کامل در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد بررسی اصول طراحی هیدروسیکلون های جداکننده جامد از مایع درآب و فاضلاب  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

 

بخشی از فهرست مطالب پروژه بررسی اصول طراحی هیدروسیکلون های جداکننده جامد از مایع درآب و فاضلاب

پیشگفتار                                     
مقدمه                                         

فصل اول
اصول اندرکنش ذره – سیال                          
رفتارتعلیق ها                                    

فصل دوم
جریان سیال وحرکت ذره دریک هیدروسیکلون                
توزیع سرعت ها وفشارها                             

فصل سوم
انواع هیدروسیکلون های موجود                        
تغییرات درطرح اولیه                                 
سیکلون های مخصوص جدایش مایع ازمایع               
انواع روزنه های تخلیه                            
آرایش چند سیکلونی                             

فصل چهارم
نصب وعملیات هیدروسیکلون ها                         
عملیات وکنترل هیدروسیکلون                        
افت فشارودبی                                    
افت فشاردرغلظت های زیاد                            
تاثیرات کنترل ته ریز                                

فصل پنجم
تاثیرات متغیرهای طراحی                            
پرداخت درونی ،زبری دیوارها                        
تاثیرات قطردیافراگم                                
تاثیرات روی ستون هوا                            

فصل ششم
بازدهی جدایش                                    
بازدهی ابعادی کاهش یافته                                

فصل هفتم
انتخاب هیدروسیکلون                                
بهینه سازی بین شرایط عملیاتی وهزینه اقتصادی وبیان نظریه های موجود درمورد عوامل موثردرطراحی                                    
منابع وماخذ                                        
ضمائم
       

پیشگفتار                     
گرایشی به هیدروسیكلون ها، مخصوصا در مهندسی شیمی و صنعت نفت ، به وجود آمده است كه به چندین عامل بستگی دارد :
1-    اطلاعات مفیدی در مورد سودمند بودن هیدر.سیكلون ها در كاربردهای خارج از كانه آرایی در مهندسی شیمی و دیگر شاخه های مهندسی كسب شده است.
2-    احیاء مقوله ی هیدروسیكلون ضرورت جدیدی است كه در صنعت نفت، مخصوصا در دریای شمال، به وجود آمده است . صنعت نفت برای جدا كردن گاز، ماسه یا آب از نفت یا ترجیحا تمام این  مواد از هم  دیگر در مرحله ی جداسازی ، به یك دستگاه كوچك ، قابل اطمینان و ساده احتیاج دارد و به نظر می رسد هیدروسیكلون ها قدرت انجام این كار را داشته باشند و گفتنی است كه علاقه به هیدروسیكلون ها در این زمینه روبه افزایش است.
3-    توسعه ی روز افزون هیدروسیكلون و افزایش درك عمومی از آن ها موجب شده است كه امروزه این  دستگاه ها بیشتر از آنچه كه چنـــدین دهـــه قبل انجام می دادند كارآیی داشته باشند.



مقدمه
اصول و طراحی اساسی هیدروسیكلون های رایج بیش از 10 سال قدمت دارد. ولی بعد از جنگ جهانی دوم در صنعت كاربرد قابل توجهی یافتند . این دستگاه ها نخست، در كانه آرایی و معدن كاری مورد استفاده قرار گرفتند ولی اخیرا در صنایع شیمیایی ، پتروشیمی ، تولید برقف صنعت نساجی ، صنعت فلز كاری و بسیاری صنایع دیگر به خوبی پذیرفته شده اند و كاربرد آن ها در حال گسترش است.
موارد كاربرد هیدروسیكلون عبارتند از: تصفیه ی مایع ، تغلیط گلاب ، شستشوی جامدات ، گاز زدایی مایعات ، طبقه بندی جامدات یا سنگجوری با توجه به چگالی یا شكل ذره.
هیدروسیكلون یك جدا كننده یثابت بر مبنای جدایش گریز از مركز كه در بدنه ی مخروطی ـ استوانه ای سیكلون تولید شده ، استواراست . جریان خوراك (باراولیه) كه معمولا به طور مماسی وارد سیكلون شده به ته ریز  و اكثر جامدات را حمل می كند یا حداقل بخش دانه درشت تر كه هنوز در مقداری مایع معلق می باشند و سرریز  كه اكثر مایع و بعضی از جامدات دانه ریز را داراست تقسیم بندی می شود.
قطر  سیكلون های انفرادی بین mm 10-5/2  متغیر است. حد جدایش اكثر جامدات بین um 250-2  متغیر است . دبی (ظرفیت) واحدهای انفرادی در بین   m3h-1 7200-1/0 می باشد . افت فشارهای عملیاتی بین bar 6-34/0 تغییر می كند .     
واحدهای كوچك تر معمولا نسبت به واحدهای بزرگ تر در فشار بالاتری عمل مــی كنند. غلظت جامدات ته ریــز كه توسط هیدروسیكلون ها حاصل مــی شود بندرت از 50-45% حجمی با توجه به اندازه و طراحی واحد، شرایط عملیاتی و ماهیت جامداتی كه جدا شده اند ، فزونی می یابد.


فصل اول:
اصول اندركنش ذره- سیال:
در این فصل به اصول دینامیك ذره كه با افزایش مقیاس هیدروسیكلون  درگیر می باشند پرداخته شده است.
در این فصل ، با توجه به غلظت جامدات ، به دو بخش تقسیم می شود:
الف-  هنگامی كه ذرات بسیار از هم دیگــر فاصله دارنــد و هــر كدام به تنهایی رفتار
می كنند.
ب- هنگامی كه غلظت بالاست اندركنش ذره مهم می شود.
اندركنش ذره- سیال در غلظت های كم
در غلظت های كم تر از حدود 5/0% حجمی ، ذرات انفرادی (مجزا) به طور متوسط به قدری از هم فاصله دارند كه در هنگام حركت از درون سیال ، روی هم دیگر تاثیر ندارند ؛ جدایش ذره با قرار دادن  نیرویی روی ذرات، حاصل خواهد شد؛ این نیرو باعث حركت ذرات به سطحی است كه در آن جا جدا خواهند شد؛
روش مرسوم بیان نیروی كششی ، FD  ، به وسیله ی فرمول نیون می باشد:
                                        

U         سرعت نسبی بین سیال و ذره ، p چگال سیال ،A مساحت نمایان   ذره( در جهت حركت ذره ) , CD ضریب كششی (مقاومت) می باشد . برای ذرات درشتی كه سریع حركت می كنند ، نیوری كششی عمدتا به دلیل اینرسی سیال بوده و سپس CD ثابت می ماند. ذرات ریز آهسته تر حركت می كنند و نیوری كششی به وسیله ی نیروهای ویسكوز تاثیر پذیر می شود . پس از ان ضریب كششی به عدد رینولدز ، Rep ، كه جریان در اطراف ذره را مشخص می كند بستگی داشته و به وسیله ی رابطه  ی  زیر بیان می شود:
(1-2)                                 
كه   گرانروی (ویسكوزیته) مایع و x قطر ذره می باشد.
وابسنگی ضریب كششی ، CD ، به عدد رینولدز ، Rep ، برای ذرات كروی توپر را دریك رسم تمام لگاریتمی نشان می دهد . در عدد رینولدز كم، تحت شرایط جریان آرام وقتی كه نیروهای ویسكوز غالب می شوند ، CD از نظر  تئوری با توجه به معادلات نویراستوكز محاسبه می شود و حل آن به قانون استوكز معروف می باشد:
                                       

معادلات 1-1،1-2و 1-3 با هم تركیب شده و شكل دیگری از قانون استوكز را به صورت زیر ، برای ، 2/0 < Rep ارائه می دهند:
                                                                 
كه به وسیله یك خط راست  در شكل 1-1 نشان داده شده است؛
در كاربرد هیدروسیكلون هایی كه با جدایش ذرات دانه ریز ، كه مشكل ترین ذرات برای جدا كردن می باشند، درگیر هستند، عددهای رینولدز اغلب كم تر از 2/0 به دلیل مقادیر كم u و x ، می باشند ، بنابراین فرض قانون استوكز در اینجا مناسب است.
سرعت سقوط شعاعی در یك هیدروسیكلون بر اثر شتاب گریز از مركز می باشد كه با توان دوم سرعت مماسی ذره متناسب بوده و به طور غیر مستقیم با شعاع  موقعیت ذره تناسب دارد. چون حركت مماسی ذره با مخالفت مواجه نمی شود ، سرعت مماسی ذره مساوی مولفه های مماسی سرعت سیال  در همان نقطه درنظر گرفته می شود .
Stk عدد استوكز می باشد كه نیروهای اینرسی (منهای غدطه وری) و نیروهای هیدرودینامیكــی روی ذره را با هم مرتبط مــی كند و به صورت زیــر تعریف می شود:


گروه بدون بعد مهم دیگری در مشخص كردن ویژگی های كارایی هیدروسیكلون ضریب مقاومت می باشد و به صورت زیر بیان می شود:
هنگامی كه جدایش به وسیله ی غلظت خوراك جامدات تاثیر پذیر می شود، غلظت به عنوان یك كسر حجمی گروه بدون بعد مهم دیگری تلقی شده و جدایش ممكن است به وسیله ی نسبت ته ریز ظرفیت تاثیر پذیر شود:


كه U دبی حجمی ته ریز و Q  دبی خوراك  میباشد . نهایتا گروه بدون بعدی كه نیروهای  ثقلی و اینرسی را به هم مرتبط می كند ، عدد فراد می باشد.

رفتار تعلیق ها
با افزایش غلظت جامدات در تعلیق ، فاصله بین ذرات كاهش می یابد  ذرات با هم برخورد می كنند . اگر ذرات به طور یكنواخت در تمام تعلیق پراكنده نشوند ، تاثیر كل ، ممكن است افزایش خالص سرعت ته نشینی  باشد؛ چون جریان  برگشتی  به ذلیل جا به جایی حجمی در نواحی ای كه ذرات پراكنده شده اند غالب خواهد شد، این به " تشكیل خوشه" معروف  است . در اكثر عملیات ، تعلیق هایی كه درات اندازه های مشابهی ندارند ، خوشه ها برای مدت  طولانی  دوام نمی آورند تا تاثیری بر رفتار ته نشینی داشته باشند و سرعت  ته نشینی به طور یكنواخت بع افرایش غلظت به دلیل این كه جریان برگشتی به طور یكنواخت  پراكنده شده است كاهش می یابد.
این رفتار "سقئط با مانع"  معروف بوده و به سه روش مختلف به دست می آید:
1-    به عنوان تصحیح قانون استوكز با وارد كردن یك ضریب افزایشی
2-    به وسیله اختیار كردن  خواص "ظاهری" كه از خواص مایع خالص متفاوت باشد.
3-    از طریق انبساط یك بستر ثابت از یك قسمت اصلاح شده ی معاله ی معروف كارمن - كوزنی .
بنابراین می توان گفت كه هر سه روش فوق نتایج اساسی مشابهی به شكل زیر ایجاد می نمایند:
                               
كه uh سرعت سقوط  با مانع ذره ، u1 سرعت سقوط آزاد ، سقوط بدون مانع ،   كسر حجمی سیال(تخلخل) و(  f( یك ضریب تخلخل است كه مــی تواند شكل های مختلفی داشته باشد. رایج ترین و وسیع ترین استفاده ی ضریب تخلخل معادله ی ریچاردسون و زكی به صورت زیر است.

 

بخشی از منابع و مراجع پروژه بررسی اصول طراحی هیدروسیکلون های جداکننده جامد از مایع درآب و فاضلاب
1.    Hydrocyclones . L.S.varovsky
2.    E.Bretney(1981)U.S.Patent No.453,105
3.    A.Jowett(1963)Colliery Eng.40,423,427
4.    K.R.Gibson(1977)Powder Technol.18,165,170

لینک کمکی