طرح سيكلون و بررسي آن در كنترل ذرات معلق

نويسنده: فاضل خندان
استاد راهنما: منصور غياث الدين
استاد مشاور: مصداقي نيا، شريعت، اسدي
تاريخ دفاع: 1362/01/01
مدرك: كارشناسي ارشد مهندسي بهداشت محيط
دانشگاه: دانشگاه علوم پزشكي تهران، دانشكده بهداشت، مهندسي بهداشت محيط
چكيده: رشد و پيشرفت صنعت در جهان باعث گرديد كه هواي مورد نياز موجودات زنده آلوده شود. يكي از انواع آلودگيهاي هوا ذرات معلق هستند كه از منابع متعددي در هوا منتشر مي شوند. از اينرو كيفيت آن مختلف و قطر آنها بين 025/0الي 100 ميكرون متغير مي باشد. بررسي ذرات جامد و مايع بعنوان يك مسئله بهداشتي و اقتصادي مورد توجه قرار گرفته و دستگاههاي زيادي براي كنترل اين نوع آلودگي ها بوجود آمده است. يكي از قديميترين و ساده ترين و در عين حال موثرترين وسيله در كنترل گرد و غبار سيكلون مي باشد. براي جمع آوري و جداسازي ذرات گرد و غبار از هوا توسط سيكلون از هيچ نيروي محركه اي استفاده نمي شود و ذرات در عمل جداسازي تحت تاثير نيروي، اينرسي، جاذبه واقع مي گردند و از جريان گاز خارج مي شوند.
سيكلون از چند قسمت تشكيل شده كه طراحي خوب و ابعاد دقيق آنها برروي مقدار بازدهي بسيار موثر است.
هواي آلوده از قسمت ورودي كه معمولاً مماسي است و در قسمت بالاي سيكلون قرارگرفته است وارد مي شود و طي چند چرخش مارپيچي به سمت پايين سيكلون حركت مي كند. و ذرات گرد و غبار تحت تاثير نيروي گريز از مركز وارد بر آنها جدا شده و روي ديواره داخلي رسوب مي كند و بعلت نيروي وزني بطرف محل جمع آوري گرد و غبار كه در قسمت پايين قرار دارد هدايت مي شود و هواي پاك بعلت شكل پايين سيكلون كه معمولاً مخروطي است به سمت بالا تغيير جهت داده و از خروجي كه معمولاً محوري و در قسمت بالاي سيكلون قرار گرفته خارج مي گردد.
مطالعات زيادي درباره شكل توزيع سرعت و فشار در مقاطع مختلف سيكلون انجام شده و مناسبترين سرعت و فشار ورودي با توجه به ابعاد قسمت هاي مختلف انتخاب و مقايسه گرديده است.
پارامترهاي موثر در سيكلون مانند ابعاد مختلف، بازدهي، سرعت و فشار، و رابطه بين خود پارامترها و همينطور با عوامل مختلف وجود مانند خصوصيات فيزيكي جريان حامل، خصوصيات خود گرد و غبار، درجه حرارت، رطوبت، ميزان گرد و غبار ورودي و مورد بحث قرار گرفته است.
فرمولهاي زيادي براي محاسبه دو پارامتر مهم سيكلون( بازدهي و افت فشار) با در نظر گرفتن بعضي مشاهدات عملي و پيش بيني هاي علمي ارائه داده شده است.
00همينطور با توجه به اين عوامل و پارامترهاي موجود فرمولهاي مختلفي براي بدست آوردن اندازه كوچكترين ذرات با بازدهي خوب مشخص شده است و يك اندازه معين از قطر ذرات با بازدهي حداقل 50/0 ( كه به قطر بحراني معروف است) در اين فرمولها بيان شده است.
بطور كلي دو مسئله مهم در طراحي سيكلون مورد توجه است. 1- اول قطر بحراني ذرات و دوم مقدار افت فشار كه براي محاسبه و پيش بيني افت فشار فرمولهاي زيادي كه اكثراً شبيه به يكديگر هستندتوسط دانشمندان بيان شده است. با توجه به داده هاي مورد نياز در فرمولهاي ارائه داده شده مقدار بازدهي در سيكلون موجود در سيلوي تهران محاسبه گرديد و همينطور در عمل توسط روش فيلتراسيون خارجي با بكار بردن اوريفيس محدودكننده جريان و فيلترهاي كاغذي مقدار گرد و غبار موجود در جريان ورودي به سيكلون و همينطور مقدار آن در جريان خروجي هواي سيكلون اندازه گيري گرديد. مشكلات موجود از قبيل بسته شدن لوله نمونه برداري توسط گرد و غبار بعلت زياد بودن بيش از حد گرد و غبار در خروجي گرد و غبار در اين قسمت اندازه گيري صورت نگرفت. همينطور روش ته نشيني در مايع با بكار بردن آب بعنوان مايع ته نشيني مقدار گرد و غبار در ورودي سيكلون و خروجي آن اندازه گيري گرديد و مقدار كل بازدهي وزني را توسط اين دو روش بدست آورديم و با مقدار كل بازدهي وزني محاسبه شده تئوري مقايسه نموديم. ملاحظه شد كه فرق چنداني بين اندازه گيري هاي عملي و تئوري وجود ندارد.
بررسي نتايج حاصله نشان مي دهد كه در طراحي و انتخاب مناسبترين ابعاد يك سيكلون براي كنترل گرد و غبار يك جريان از اين فرمولها كه از دقت خاصي برخوردارند مي توان با اطمينان كافي استفاده نمود.
كلمات كليدي: