پيشگفتار
گرايشي به هيدروسيكلون ها، مخصوصا در مهندسي شيمي و صنعت نفت ، به وجود آمده است كه به چندين عامل بستگي دارد :
۱- اطلاعات مفيدي در مورد سودمند بودن هيدر.سيكلون ها در كاربردهاي خارج از كانه آرايي در مهندسي شيمي و ديگر شاخه هاي مهندسي كسب شده است.
۲- احياء مقوله ي هيدروسيكلون ضرورت جديدي است كه در صنعت نفت، مخصوصا در درياي شمال، به وجود آمده است . صنعت نفت براي جدا كردن گاز، ماسه يا آب از نفت يا ترجيحا تمام اين مواد از هم ديگر در مرحله ي جداسازي ، به يك دستگاه كوچك ، قابل اطمينان و ساده احتياج دارد و به نظر مي رسد هيدروسيكلون ها قدرت انجام اين كار را داشته باشند و گفتني است كه علاقه به هيدروسيكلون ها در اين زمينه روبه افزايش است.
۳- توسعه ي روز افزون هيدروسيكلون و افزايش درك عمومي از آن ها موجب شده است كه امروزه اين دستگاه ها بيشتر از آنچه كه چنـــدين دهـــه قبل انجام مي دادند كارآيي داشته باشند.

مقدمه
اصول و طراحي اساسي هيدروسيكلون هاي رايج بيش از ۱۰ سال قدمت دارد. ولي بعد از جنگ جهاني دوم در صنعت كاربرد قابل توجهي يافتند . اين دستگاه ها نخست، در كانه آرايي و معدن كاري مورد استفاده قرار گرفتند ولي اخيرا در صنايع شيميايي ، پتروشيمي ، توليد برقف صنعت نساجي ، صنعت فلز كاري و بسياري صنايع ديگر به خوبي پذيرفته شده اند و كاربرد آن ها در حال گسترش است.
موارد كاربرد هيدروسيكلون عبارتند از: ، گاز زدايي مايعات ، طبقه بندي جامدات يا سنگجوري با توجه به چگالي يا شكل ذره.
هيدروسيكلون يك جدا كننده يثابت بر مبناي جدايش گريز از مركز كه در بدنه ي مخروطي ـ استوانه اي سيكلون توليد شده ، استواراست . جريان خوراك (باراوليه) كه معمولا به طور مماسي وارد سيكلون شده به ته ريز و اكثر جامدات را حمل مي كند يا حداقل بخش دانه درشت تر كه هنوز در مقداري مايع معلق مي باشند و سرريز كه اكثر مايع و بعضي از جامدات دانه ريز را داراست تقسيم بندي مي شود.
قطر سيكلون هاي انفرادي بين mm 10-5/2 متغير است. حد جدايش اكثر جامدات بين um 250-2 متغير است . دبي (ظرفيت) واحدهاي انفرادي در بين m3h-1 7200-1/0 مي باشد . افت فشارهاي عملياتي بين bar 6-34/0 تغيير مي كند .
واحدهاي كوچك تر معمولا نسبت به واحدهاي بزرگ تر در فشار بالاتري عمل مــي كنند. غلظت جامدات ته ريــز كه توسط هيدروسيكلون ها حاصل مــي شود بندرت از ۵۰-۴۵% حجمي با توجه به اندازه و طراحي واحد، شرايط عملياتي و ماهيت جامداتي كه جدا شده اند ، فزوني مي يابد.

فصل اول:
اصول اندركنش ذره- سيال:
در اين فصل به اصول ديناميك ذره كه با افزايش مقياس هيدروسيكلون درگير مي باشند پرداخته شده است.
در اين فصل ، با توجه به غلظت جامدات ، به دو بخش تقسيم مي شود:
الف- هنگامي كه ذرات بسيار از هم ديگــر فاصله دارنــد و هــر كدام به تنهايي رفتار
مي كنند.
ب- هنگامي كه غلظت بالاست اندركنش ذره مهم مي شود.
اندركنش ذره- سيال در غلظت هاي كم
در غلظت هاي كم تر از حدود ۵/۰% حجمي ، ذرات انفرادي (مجزا) به طور متوسط به قدري از هم فاصله دارند كه در هنگام حركت از درون سيال ، روي هم ديگر تاثير ندارند ؛ جدايش ذره با قرار دادن نيرويي روي ذرات، حاصل خواهد شد؛ اين نيرو باعث حركت ذرات به سطحي است كه در آن جا جدا خواهند شد؛
روش مرسوم بيان نيروي كششي ، FD ، به وسيله ي فرمول نيون مي باشد:
(۱-۱)

U سرعت نسبي بين سيال و ذره ، p چگال سيال ،A مساحت نمايان ذره( در جهت حركت ذره ) , CD ضريب كششي (مقاومت) مي باشد . براي ذرات درشتي كه سريع حركت مي كنند ، نيوري كششي عمدتا به دليل اينرسي سيال بوده و سپس CD ثابت مي ماند. ذرات ريز آهسته تر حركت مي كنند و نيوري كششي به وسيله ي نيروهاي ويسكوز تاثير پذير مي شود . پس از ان ضريب كششي به عدد رينولدز ، Rep ، كه جريان در اطراف ذره را مشخص مي كند بستگي داشته و به وسيله ي رابطه ي زير بيان مي شود:
(۱-۲)
كه گرانروي (ويسكوزيته) مايع و x قطر ذره مي باشد.
وابسنگي ضريب كششي ، CD ، به عدد رينولدز ، Rep ، براي ذرات كروي توپر را دريك رسم تمام لگاريتمي نشان مي دهد . در عدد رينولدز كم، تحت شرايط جريان آرام وقتي كه نيروهاي ويسكوز غالب مي شوند ، CD از نظر تئوري با توجه به معادلات نويراستوكز محاسبه مي شود و حل آن به قانون استوكز معروف مي باشد:
(۱-۳)

شكل ۱ ـ ۱ ضريب كششي ( مقاومت ) بر حسب عدد رينولدز براي ذرات كروي

معادلات ۱-۱،۱-۲و ۱-۳ با هم تركيب شده و شكل ديگري از قانون استوكز را به صورت زير ، براي ، ۲/۰ < Rep ارائه مي دهند:
(۱-۴)
كه به وسيله يك خط راست در شكل ۱-۱ نشان داده شده است؛
در كاربرد هيدروسيكلون هايي كه با جدايش ذرات دانه ريز ، كه مشكل ترين ذرات براي جدا كردن مي باشند، درگير هستند، عددهاي رينولدز اغلب كم تر از ۲/۰ به دليل مقادير كم u و x ، مي باشند ، بنابراين فرض قانون استوكز در اينجا مناسب است.
سرعت سقوط شعاعي در يك هيدروسيكلون بر اثر شتاب گريز از مركز مي باشد كه با توان دوم سرعت مماسي ذره متناسب بوده و به طور غير مستقيم با شعاع موقعيت ذره تناسب دارد. چون حركت مماسي ذره با مخالفت مواجه نمي شود ، سرعت مماسي ذره مساوي مولفه هاي مماسي سرعت سيال در همان نقطه درنظر گرفته مي شود .
Stk عدد استوكز مي باشد كه نيروهاي اينرسي (منهاي غدطه وري) و نيروهاي هيدروديناميكــي روي ذره را با هم مرتبط مــي كند و به صورت زيــر تعريف مي شود:

گروه بدون بعد مهم ديگري در مشخص كردن ويژگي هاي كارايي هيدروسيكلون ضريب مقاومت مي باشد و به صورت زير بيان مي شود:
هنگامي كه جدايش به وسيله ي غلظت خوراك جامدات تاثير پذير مي شود، غلظت به عنوان يك كسر حجمي گروه بدون بعد مهم ديگري تلقي شده و جدايش ممكن است به وسيله ي نسبت ته ريز ظرفيت تاثير پذير شود:

كه U دبي حجمي ته ريز و Q دبي خوراك ميباشد . نهايتا گروه بدون بعدي كه نيروهاي ثقلي و اينرسي را به هم مرتبط مي كند ، عدد فراد مي باشد.

رفتار تعليق ها
با افزايش غلظت جامدات در تعليق ، فاصله بين ذرات كاهش مي يابد ذرات با هم برخورد مي كنند . اگر ذرات به طور يكنواخت در تمام تعليق پراكنده نشوند ، تاثير كل ، ممكن است افزايش خالص سرعت ته نشيني باشد؛ چون جريان برگشتي به ذليل جا به جايي حجمي در نواحي اي كه ذرات پراكنده شده اند غالب خواهد شد، اين به ” تشكيل خوشه” معروف است . در اكثر عمليات ، تعليق هايي كه درات اندازه هاي مشابهي ندارند ، خوشه ها براي مدت طولاني دوام نمي آورند تا تاثيري بر رفتار ته نشيني داشته باشند و سرعت ته نشيني به طور يكنواخت بع افرايش غلظت به دليل اين كه جريان برگشتي به طور يكنواخت پراكنده شده است كاهش مي يابد.
اين رفتار “سقئط با مانع” معروف بوده و به سه روش مختلف به دست مي آيد:
۱- به عنوان تصحيح قانون استوكز با وارد كردن يك ضريب افزايشي
۲- به وسيله اختيار كردن خواص “ظاهري” كه از خواص مايع خالص متفاوت باشد.
۳- از طريق انبساط يك بستر ثابت از يك قسمت اصلاح شده ي معاله ي معروف كارمن – كوزني .
بنابراين مي توان گفت كه هر سه روش فوق نتايج اساسي مشابهي به شكل زير ايجاد مي نمايند:

كه uh سرعت سقوط با مانع ذره ، u1 سرعت سقوط آزاد ، سقوط بدون مانع ، كسر حجمي سيال(تخلخل) و( f( يك ضريب تخلخل است كه مــي تواند شكل هاي مختلفي داشته باشد. رايج ترين و وسيع ترين استفاده ي ضريب تخلخل معادله ي ريچاردسون و زكي به صورت زير است.

كه k ثابت براي يك سيستم ويژه و c غلظت حجمي جامدات است؛

فصل دوم
جريان سيال و حركت ذره در يك هيدروسيكلون
عمل جداسازي هيدروسيكلون ها بر مبناي تاثير نيروه هاي گريز از مركز كه درون بدنه ي هيدروسيكلون توليد مي شوند، استوار است. به هر حال ، برخلاف گريز از مركزهاي ته نشين كننده، هيدروسيكلون ها بخش خاي دوراني ندارند و جريان حلقوي لازم توسط پمپاژ سيال به طور مماسي درون بدنه ي استوانه اي – مخروطي ساكن توليد مي شود. شكل ۲-۱ نمودار شماتيك يك هيدروسيكلون با طرح رايج را نشان مي دهد؛ قسمت فوقانـــي بخش استوانه اي ، يه ويسله ي درپوشي پوشانـده شده است .

كه از طريق آن لوله ي مايع سرريز (اغلب ديافراگم ناميده مي شود) تا مسافتـي وارد داهل بدنه ي سيكلون مي شود ته ريز، كه اكثر جامدات را حمل مي كند از حفره اي كه در راس مخروط قرار دارد، سيكلون را ترك مي نمايد.
مايع از طريق يك وروردي مماسي كه ممكن است، سطح مقطع ان دايره اي يا مربع مستطيلي باشد و تا جايــي كه محدوديت هاي طراحي عملياتي اجازه دهند در نزديكـي درپوش فوقانـي جا داده شده و به درون هيدروسيكلون وارد مي شود.
به جـز در ناحيه درونـي و اطراف مجراي ورودي مماسي ، حركت سيال درون بدنه ي سيكلون تقارن دايره اي دارد و به طور شماتيك در شكل ۲-۲ نشان داده است بيشتر سيالي كه وارد سيلكون مي شود با جريان مارپيچي به داخل قسمت بيروني مخروط معكوس ، جايي كه آن از همه طرف به سمت مركز هيدروسيكلون خوراك دهــي مي شود، حركت مــي كند در حالي كه باقي مانده ي جريان جهت عمودي خود را معكوس نموده و از طريق جريان مارپيچي داخلــي به سمت بالا حركت مي كند و از ناحيه ي ديافراگـم سيلكون را ترك مي كند.

شكل ۲ ـ ۲ چشم انداز يك هيدروسيكلون كه جريان
گردايي را در داخل آن به طور شماتيك
نشان مي دهد.
در قسمت فوقاني بخش استوانه اي ، يك الگوي جرياني ثانويه اي وجود دارد كه در سرتاسر پوشش بالايي به سمت قاعده ي ديافراگم و در طول ديواره ي بيروني لوله حركت مــي كند و در نهايت به سيال باقي مانده در سرريــز ملحق مي شود، اين جريان ثانوي “مدار ثانوي” “مدار كوتاه” به دليل وجود درپوش سيلكون و ديواره ي بيروي ديافراگم مي باشد كه سرعت دوراني را در نزديكي آن كاهش مي دهد و بنابراين نواحي كم مقاومت در برابر جريان از نواحي بيروني با فشار زياد به سمت نواحي با فشار كم به وجود مي آيد.
شكل ۲- ۳نمودار ساده ي جريان هاي محوري و شعاعي در يك هيدروسيكلون رايج را نشان مي دهد : مدار كوتاهي كه در بالا به آن اشاره شد. به وضوح ديده مي شود . هم چنين يك يا چند جريان گردابي چرخشي وجود دارند كه “كلاهك” ناميده شده و درشكل ۲-۳ علامت گذاري شده است . كلاهك نقش نگه دارنده را بين جريان حلقوي بيروني كه به سمت پايين و جريان حلقوي درونــي كه به سمت بالا حركت مي كنند ايفا مــي كند . جريان هاي رديابي كلاهك از هر گونه جريان شعاعي از داخل سطح استوانه اي در داخل جريان جلوگيري مي كند كه در اين بخش در اين مورد بيشتر بحث خواهد شد.
ويژگي مهم ديگر جريان در هيدروسيكلون ، تشكيل ستون هواي مركزي مي باشد . جريان قوي حلقوي ناحيه ي كم فشاري در مركز به وجود مي اورد كه معمولا به تشكيل سطح آزاد مايع در حال دوران منجر شده كه به شكل استوانه است و در تمام طول سيكلون برقرار مي باشد. اگــر يكي از خروجي ها يا هر دو مستقيماً به هواي بيرون متصل شوند، ستون پر از هوا مي شود . هر گونه گاز پخش شده يا حتي حل شده ي موجود در سيال ورودي نيز به اين ستون مركزي كه ممكن است حتي هنگامي كه خروجي ها به هواي بيرون متصل نشده باشند ، وارد شود. به وسيله فشار برگشتي متوقف شود . ستون هوا يك پديده ي كاملا مطلوبي است و بيان گر پايداري جريان حلقوي ]۳[ مي باشد و بايد به صورت مناسبي مستقيم بوده و قطر آن در تمام طول سيكلون ثابت باشد.

۳ ـ ۱٫ توزيع سرعت ها و فشارها
سرعت جريان در يك هيدروسيكلون معمولا به سه مولفه تجزيه مي شود: مماسي ، محوري و شعاعي . اطلاعات درباره ي توزيه سرعت ها در داخل جريان براي برقرار نمودن مدل تئوريكي فرآيند جدايش و مسلما در اصل، براي شبيه سازي مسيرهاي پرتابي ذرات كه از ان ممكن است پيش بيني هاي بازدهي تئوريكي حاصل شود، مهم مي باشد.
بر اثر جريان حلقوي در هيدروسيكلون ، فشار ساكن به طور شعاعي به سمت بيرون افزايش مي يابد .”اين فشار ساكن گريز از مركز” اساسا توسط توزيع شرعت هاي مماسي سيال درون جريان به دست مي ايد و سهم عمده اي در افت فشار كل در سرتاسر يك هيدورسيكلون در حال عمليات ، دارد.
بنابــراين ، نتجه مــي گيريم كه توريع سرعت هاي مماسي از اندازه گيـــري هاي ساده ي فشار ساكن شعاعي محاسبه مي شود . اين ايده در مطالعات اوليه ي توزيع سرعت هاي مماسي در جـريان مايع صاف وجود داشت . در ايــن ] ۳۶[ اولين كسي بود كه رابطه اي بين سرعت مماسي ، vt ، و توزيع فشار شعاعي با فرض اين كه مولفه ي سرعت شعاعي نسبت به مولفه ي مماسي قابل چشم پوشي است، به صورت زير به دست آورد:
( ۲ ـ ۱ )
رابطه ي فوق براي محاسبه ي سرعت هاي مماسي با توجه به اندازه گيري هي فشار ساكن در مكان هاي مختلف در هيدروسيكلوني كه با مايعات صاف در حال عمليات مي باشد، مورد استفاده قرار مي گيرد.
توزيع سرعت مماسي اي با اندازه گيري هاي مستقسم جريان توسط كلسال مورد تاييد قرار گرفت. كار كلسال به طور وسيع پذيرفته شده است و نتايج آن در شكل هاي ۲-۴ ، ۲-۵، ۲-۶ به طور كيفي ارائه شده اند اندازه گيري هاي او بر مبناي اشباع كردن جريان آب صاف با ذرات دانه ريز آلومينيوم و با استفاده از ميكـروسكوپ چشمــي مجهز به عدسي هاي شيئي درانــي استوار بودند. مولفه هاي سرعت مماسي در مكان هاي منتخب درون يك هيدروسيكلون شفاف به قطر mm 76 مستقيماً اندازه گيري شدند . مولفه هاي سرعت عمودي با اندازه گيري شيب مسيرهاي ذرات ، نسبت به سطح افقي به دست آمدند و مولفه هاي سرعت شعاعي آب از مطالعه ي پيوستگي محاسبه شدند. طراحي سيكلون كلسال تا حدودي منحصر به فرد مي باشد؛ زيرا ديواره ي سيكلون تا مسافتي بالاتر از قسمت تحتاني (قاعده) ديافراگم مخروطي بوده و در قسمت استوانه اي سيكلون اندازه گيري اي صورت نگرفته است .

شكل ۲ ـ ۴ . توزيع سرعت مماسي در يك
هيدروسيكلون [ ۳۷ ]

شكل ۲ ـ ۵ . توزيع سرعت عمودي
( محوري ) در يك هيدروسيكلون . LZVV
مكان سرعت قائم صفر مي باشد .

شكل ۲ ـ ۶٫ توزيع سرعت شعاعي در يك هيدروسيكلون [۳۷]

۲ ـ ۲ . حركت ذره در يك هيدروسيكلون
اگــر ذرات يا قطرات همـراه جريان وارد هيدروسيكلون شوند و چگالي آن ها از چگالي مايع تعليق كننده متفاوت باشد، به دليل تاثيرات گريز از مركز كه به وسيله ي سيال در حال دوران ، توليد مي شود جدا خواهند شد. در اينجا فرض بـر اين است كه ذرات سنگين تـــر از سيال مي باشند و بنابـــراين به طور شعاعــي به سمت بيرون حركت مي كنند ؛ حالتــي كه معمولا كم تر اتفاق مي افتد جدايش ذرات سبك تر از سيال است كه به طور جـداگانه بررسي مي شود و آن هنگامــي است كه هيدروسيكلون ها براي جــدايش مايع از مايع به كار برده مي شوند.
هنگام ورود ، افشانه ي مغشوش خوراك به صورت گلاب به درون گرداب داخل بخش استوانه اي وارد مي شود و به احتمال قوي مخلوط بسيار مغشوش حاصله ذرات را در سرتاسر سطح مقطعي كه براي جريان موجود مي باشد ، پخش خواهد كرد. اطلاعات اندكي درباره ي دفتار مايع در مجاورت افشانه ي ورودي وجود دارد . اكثر تلاش هاي تئوريكي براي محاسبه ي مسيرهاي پرتابي ذره ، اين بخش از سيلكون را به عنوان ناحيه ي اوليه ي جدايش مورد توجه قرار مي دهد و فرض مي كند غلظت جامدا را به عوان ناحيه ي اوليه ي جدايش مورد توجه قرار مي دهد و فرض مي كند غلظت جامدا در داخل آن يكنواخت باشد.
فرايند جدايش بعدي به دو مرحله كه اهميت يكساني دارند تقسيم مي شود:
۱- جداسازي جامدات از كل جريان اصلي به درون لايه ي مرزي روي ديوار،
۲- جداكردن جامدات جدا شده از ديواربه داخل راس و خارج از سيكلون
بخش كوچكــي از جريان ، زيــر درپوش فوقاني ، جريان متقاطع تشكيل مي دهد و همان طوري كه در بخش قبلي توضيح داده شد ، گرداب را ميان بُر مي زند و تمام ذرات در ان جريان مسقيما وارد سرريز مي شوند. به هر حال اكثر جامدات ، به درون جريان گردابي بيروني مي روند و بنابراين تحت تاثير نيروي گريز از مركزي كه آن ها را به طور شعاعي به طرف ديواره مي فرستند قرار مي گيرند. نيروي گريز از مركــز( متناسب با حجم ذره ) به وسيله ي نيروي كششي ( كه با توجه به قانون استوكز با اندازه ي ذره متناسب مي باشد) ممانعت شده و در نتيجه سرعت ته نشيني به اندازه ي ذره بسيار وابسته خوهد بود. بنابراين ذرات بزرگ ،‌آسانتر از ذرات دانه ريز ، كه ممكن است زماني كه جريان حلقوي بيروني به مخروط مي رسد به لايه ي مرزي نرسد ، ته نشين شوند. اين دليل اوليه ي وابستگي ماهيت كارآيي هيدروسيكلون به اندازه ي ذره مي باشد.
چون مخالفتي نسبت به حركت ذره در جهات محوري و مماسي به وسيله ي هيچ كدام از نيروها وجود ندارد ، معمول فرض مي شود كه مولفه هاي سرعت در آن جهات ، مساوي مولفه هي سرعت جريان مربوطه باشد. مدل كردن مسيرهاي پرتابي در ناحيه ي جريان حلقوي بيروني امكان پذير است. زماني كه جريان حلقوي بيروني به ته مخروط مي رسد به همراه ذرات دانه ريزي كه هنوز در ان باقي مانده اند ، در عرض به داخل جريان حلقوي بيروني تغذيه مي گردند. بعضي از ذرات دانه ريز ممكن است هنوز قادر باشند از ان فرار كنند و به جريان حلقوي بيروني ملحق شوند . اين عمل باعث چرخش مقدار معين ذرات جامد خواهد شد و بعضي از ذرات دانه ريز، سيكلون را از طريق سرريز ترك خواهند كرد . فرض بر اين است كه جريان حلقوي دروني از نوع حلقوي اجباري باشد و حركت ذره در اين جريان نيز بتواند شبيه سازي شود.
ذراتــي كه جدا شده و به درون لايه ي مرزي راه يافته اند همراه لايه ي مرزي به طرف راس مخروط حركت مي كنند . برخلاف نظريـه ي عمومي ، جاذبه ي ثقلي تاثيري روي جداسازي در هيدروسيكلون ها (به استثناي واحدهاي بزرگ) يا روي جداسازي جامدات به درون راس ندارد؛ بلكه خود جريان است.
متأسفانه ، تضميمي وجود ندارد تا ذراتي كه جدا شده اند و به درون جريان لايه ي مرزي رفته اند از طريق ته ريز سيكلون را ترك نمايند و ممكن است پديده ي تركيدن مغشوش ]۴۵[ بعضي از ذرات را دوباره به درون جريان اصلي حمل كند . احتمال دارد علاوه بر اين ، لايه مرزي بيش از حد داراي ذرات شود و متورم گردد و اگر ميزان ته ريز به طور مناسب براي كنار آمدن با اين تورم افزايش نيابد. بخشي از جريان لايه ي مرزي با جريان حلقوي اصلي مخلوط شده و از طريق سرريز سيكلون را ترك مي كند؛

فصل سوم
انواع هيدورسيكلونهاي موجود
۳ ـ ۱ . تغييرات در طرح اوليه
براي شروع هيدورسيكلون معمولي ، مخورطي – استوانه اي كه خوارك از طريق يك وروردي مماسي وارد آن مي گردد در نظر گرفته مي شود . شكل ۳-۱ علائم مربوطه براي اندازه ي طرح را نشان مي دهـد . تأثير هر كدام از اندازه ها روي كارايـي سيكلون به طور جداگانـه بحث شده است. در اينجا ، زاويه ي قسمت مخروطي به عنوان متغير اصلي طراحي در نظر گرفته مي شود. افزايش زاويه به جريان هاي چرخشي در بدنه ي اصلي منتهي شده و سيكلون را جهت اهــداف طبقه بنـــدي يا كاربـــردهاي دانه بندي مناسب تر مي كند.
۳ ـ ۱ ـ ۱ . طرح هاي معمولي با زاويه ي كم قسمت مخروطي
اين دسته از طراحي هاي هيدروسيكلون وسيع ترين گروهي هستند كه در صنعت مورد استفاده قرار مي گيرد . ويژگي اين گروه به وسيله ي طول نسبتاً دراز سيكلون ، چهار يا هفت برابر قطر بدنه يا بيشتر و زاويه ي قسمت مخروطي در حدود ۲۵۰ يا كم تر مشخص مي شود. سيكلون هايي از اين قبيل قادر هستند در حد جدايش پايين ، عمليات انجام دهند، بنابراين براي اهداف تصفيه يا تغليط ، جايي كه بازيابي هاي جرمي زياد مناسب بوده ( سيلكون هاي بسيار كوچك با قطر mm 20-10 حد جدايش كوچك تر از um 2 توليـد مي كنند ) مطلوب مي باشند . هم چنين براي عمليات طبقه بندي جامدات ، جايي كه حد جدايش هاي پايين لازم باشد ، به كاربرده مي شوند . ويژگي هاي طراحي اي كه در بالا به آن ها اشاره شد اغلب با اندازه هاي نسبتا كوچكي از روزنه هاي ورويد و سرريز همراه هستند كه اين امر از ويژگي هاي هيدروسيكلون هاي با بازدهي بالا، مي باشد.

شكل ۳ ـ ۱ . نمودار شماتيك يك هيدروسيكلون كه ابعاد مهم را نشان مي دهد .

نسبت هاي هندسي ثابتهاي افزايش مقياس معيار هزينه ي اداره كردن
نوع سيكلون و اندازه ي هيدروسيكلون Di/D D0/D l/D L/D زاويه
(درجه)
kp nk
طرح ريتما]۵۱[ (جدايش بهيه )
m 75% D= 28/0 34/0 4/0 5 20 611% 316 134% 12/2
طرح بردلي]۳[
m 38%=D 133/0
20/0

۳۳/۰

۸۵/۶ ۹ ۱۱۱۱/۰ ۵/۴۴۶ ۳۲۳/۰ ۱۷/۲
سيكلون موزلي]۶۵[
m22%=D

۱۵۴/۰

۲۴۱/۰

۵۷/۰

۴۳/۷

۶ ۱۲۰۳/۰ ۶۳۸۱ ۰ ۲۰/۳

سيكلون موزلي]۶۶[
m44%=D 160/0

۲۵/۰

۵۷/۰

۷۱/۷ ۶ ۱۵۰۸/۰ ۴۴۵۱ ۰ ۸۸/۴
سيكلون موزلي]۶۷[
m44%=D 197/0

۳۲/۰

۵۷/۰

۷۱/۷ ۶ ۲۱۸۲/۰ ۳۴۴۱ ۰ ۷۰/۸
مدل R،۳اينچي وارمن ]۶۸[
m76%=D 29/0

۲۰/۰

۳۱/۰ ۰/۴ ۱۵ ۱۰۷۹/۰ ۶۱۸/۲ ۸/۰ ۰۷/۲
مدل ۲، هاي –كلان]۷۰[
m97%=D 175/0 25/0 92/0
(59/0)* 6/5 10 – 5/873 2/0 –
مدل ۳، هاي – كلان]۷۰[
m125%=D 15/0 20/0 80/0
* (/51) 0 4/5 1- – 5/815 2/0 –
دمكو]۷۱[
m51%=D 217/0 50/0 0/1 7/4 25 – – – –
دمكو ]۷۲[
m102%=D 244/0 313/0 833/0 9/3 20 – – – –
Rw2515(Akw) ]69[
m125%=D 20/0

۳۲/۰

۸/۰ ۲۴/۶ ۱۵ ۱۶۴۲/۰ ۲۴۵۸ . ۶۶/۶

جدول ۳-۱٫خلاصه ای ازطراحی های معروف هیدروسیکلون ها

۲- طرح هاي با زاويه ي بزرگ قسمت مخروطي
اين گروه شامل سيكلون هايي مي شود كه عموما كوتاه تر از آن هايي كه در بخش ۵-۱-۱ توضيح داده شده و زاويه ي قسمت مخروطي بزرگ تر از ۲۵۰ است كه با توجه به شكل ذره يا چگالي براي جداسازي مورد استفاده قرار مي گيرند . اين توانايي از چرخش مجدد جريان در قسمت پايين جريان سيكلون كه در زواياي بزرگ قسمت مخروطي به يك بستر سيال دوراني شباهت دارد، نشات مي گيرد. ]۴۴[ . جدول ۳-۲ طرح هاي مختلف سيكلون را در اين گروه نشان مي دهد.
حدول ۳-۲ . فهرست طرح هاي قسمت مخروطي با زاويه بزرگ *
نوع سيكلون ، مرجع Di/D D0/D Du/D L/D L/D زاويه ي مخروط
ريتما، طبقه بندي بهينه]۵۱[ ۱۴/۰ ۱۴/۰ – ۴/۰ ۵/۲ ۲۸۰
دريسن،mm60
قطر]۷۲[ ۱۶۷/۰ ۳۳۳/۰ ۲۴۷/۰ – – ۴۵۰
دريسن،mm600
قطر]۷۲[ ۱۶۷/۰ ۳۳۳/۰ ۲۴۷/۰ – – ۶۰۰
ريتما، mm600
قطر]۴۴[ ۸۳% ۸۳%
(۳۳۳/۰) ۱۳% ۲۳% ۵۳% ۱۶۰۰
ريتما،mm300
قطر]۴۴[ ۱۳۳/۰ ۱۶۷/۰
(۴۶۷/۰) ۲۷% – ۱۷/۱ ۱۶۰۰
* ارقام داخل پرانتزها نشان دهنده ي قطر بيرونــي (نسبت به D ) پيرامون ديسك روي ايافراگم مي باشند. جايي كه اعدادي قيد نشده به دليل موجود نبودن اطلاعات در مرجع اصلي مي باشند.

۳ ـ ۱ ـ ۳ . سيكلون هاي با كف مسطح كه تخليه ي جامدات در آن از قسمت مركزي صورت مي گيرد.
اين نوع سيكلون ممكن است به عنوان يك حالت خاص از طرح هاي با زاويه ي بزرگ كه زاويه ي مخروط آن ۱۸۰۰ مي باشد در نظر گرفته شود؛ ولي ، چون سيكلوني بدون بخش مخروطي مي باشد ، براي آن جايگاهي ويژه اي در نظر گرفته شده است ؛ البته اين ايده اي جديدي نيست ، خصوصا هيدورسيكلونهاي استوانه اي مدت هاست ، به عنوان اولين مرحله در يك سيستم دو مرحله اي ، مورد استفاده قرار مي گيرد و جامدات را از قسمت محيطي تخليه مي كنند. طرحي كه در اينجا بررسي مي شود از نوع تخليه جامدات در مركز مي باشد؛ همان طوري كه در شكل ۳-۲ نشان داده شده است.
تراوينسكي اخيرا اين نوع سيكلون را معرفي نموده و معتقد است كه به اصطلاح سيكلون CBC (كلاسيفابر بستر چرخشي ) كف مسطح زاويه ي مخروط ۱۸۰۰ دارد؛ ولي به گفته ي خود تراوينسكي زاويه، گاهي به دلايل مقاومت ساختاري بايد كم تر(۱۶۰۰-۱۲۰۰) باشد . او نيز هم چون زيتما، چرخش هم رفتي قوي نزديك كف سيكلون را به دليل كاهش جريان گردابي توسط اصطحكاك ديوار در كف، مشاهده كرد. همان طور كه از شكل ۵-۲ مشخص مي گردد جريان چرخشي در نزديك ديوارها روبه پايين است؛ ولي در مركز به دور از روزنه ته ريز ، به طرف بالا مي باشد . در كف ، جريان به سمت درون بوده و به تخليه ي جامدا كمك مي كند؛ بنابراين ، تخليه را بدون كمك از مخروط معمولي، ئممكن مي سازد.
در اين جريان چرخشي كنسانتره ي جامدات تشكيل يك بستر سيال دوراني مي دهد و چون جريان در مركز به طرف بالا است ، سعي مي كند روزنه ي ته ريز را رها كند، در نتيجه ته ريز به طور قابل ملاحظه اي بدون مسدود شدن بيشتر از طرح هاي معولي خفه مي شود.

شكل ۳ ـ ۲ . سيكلون با كف مسطح كه جريان هاي چرخشي را نشان مي دهد .
ممكن است طبقه بندي در حد جدايش تاum 800 صورت گيرد. بنابراين حد جدايش به وسيله ي خفه كردن (يا كند كردن) ته ريز كنترل مي شود؛ در حالي كه اساسا غلظ ته ريز ثابت مي ماند . تغييرات در دانه بندي و غلظت خوراك تاثير كمي روي حد جدايش دارند.
تمام ويژگــي هاي فوق در مورد سيكلون CBC ( كه بسيار شبيه به طرح هاي با زاويه ي بزرگ بلكه شايد حتي برجسته تر مي باشد ) با توجه به اندازه و شكل ذره ، آن را براي طبقه بندي (با انديس دقتي كه در معادله تعريف شد و حدود ۴/۰ مي باشد) ، جـــداسازي و هم چنين جدايش واسطه ي سنگين ، مطلوب مي سازد.
۳ ـ ۱ ـ ۴ . سيكلون استوانه اي با تخليه ي محيطي جامدات
همان گونه كه در بالا اشاره شد ، اين طرح اساسا در كنه آرايي براي مد مديدي در طراحي هاي دو مرحله اي كه توسط پوارو]۱[ گزارش شده بود. به كار رفت و در شكل ۳-۳ به صورت نمودار شماتيك نشان داده شده است . همان طوري كه ديده مي شود، چنين آرايشي سه محصول طبقه بندي شده توليد مي كند، به هر حال ، كاربردهاي مدرن تر و طراحي هاي سيكلون استوانه اي با تخليه ي محيطي جامدات وجود دارند.

شكل ۳ ـ ۳ . يك سيكلون استوانه اي به عنوان اولين مرحله در يك آرايش دو مرحله اي

سيكلون از يك”محفظه ي پذيرش” فوقاني تشكيل شده است كه جريان چرخشي قبلاز اين كه از طريق شكاف هاي مماسي وارد قسمت مخصوص سيكلون شود از اين محفظه ي پذيرش فوقاني عبور مي كند . جامدات جدا شده از طريق يك شكاف حلقوي در كف سيكلون جمع آوري مي شوند و سپس در ديگي در قسمت پايين انباشته مي گردند يا به طور پيوسته همانند سيكلون معمولي تخليه مي شوند و مولفان مدعي هستند به دليل فقدان بخش مخروطي و سايش كم تر، امكان عمليات با ديگي كه گاه گاهي زهكشي مي شود (اين در سيكلون هاي معمولي نيز وجود دارد ) به طوري كه مي توان آن را با يك كيسه ي صافي براي آبكش بيستر جامدات مجهز كرد و هم چنين افت فشار كم تر (بلكه احتمال هم چنين بازيابي هاي جرمي كم تر و ظرفيت هاي تا h-1 m3 2725 وجود دارد.

شكل ۳ ـ ۴ . نمودار شماتيك جدا كننده ي لاكوز

طرح ديگر در اين طبقه، با افزايش هوا از طريق يك استوانه ي متخلخل است كه پوسته ي بيروني يك سيكلون تمام استوانه اي را تشكيل مي دهد.

شكل ۳ ـ ۵ . سيكلون هواي پخش شده ( A ) براي فلوتاسيون كاني ، ( B ) طرح اصلاح شده براي فلوتاسيون نفت از آب
گلاب به طور مماسي از طريق يك لوله ي اصلي سيكلون معمولي تغذيه مي شود و جريان حلقوي درون سيكلون را ايجاد مي كند . حباب هاي هوا بر اثر برش در ديوار توليد شده و داراي قطري بين mm 5/0-2/0 ، مي باشند. هنگامي كه به طور شعاعي به سمت داخل عبور مي كنند ، ذرات آبران را به درون فاز كف در مركز جريان منتقل نموده و از طريق ديافراگم به خارج از سيكلون منتقل مي شوند.ذرات آب دوست به ديوار استوانه ي متخلخل پرتاب شده و از طريق ته ريز تخليه مي گردند.
سيكلون هواي پخش شده در كانه آرايي وسيله ي بسيار مفيدي براي بازيابي فلز است و در شستشوي زغال سنگ ، جايي كه بازدهي جدايش قابل مقايسه يا بهتري نسبت به تكنولوژي هاي معمولي توليد كرده ،نيز كاربرد دارد.
سيكلون هاي مخصوص جدايش مايع از مايع
براي پرهيز از معلق سازي قطرات فاز پخش شده در شيب هاي تند و جريان سريع (هم چنين شكست به وسيله ي تنش برشي حداكثر ناپايدار مغشوش) بايد تغييرات طراحي در هيدروسيكلون هاي معمولي عملي شده و شرايط عملياتي مختلف نيز به كار برده شود.)
مخلوط خوراك از درون ورودي هاي مماسي دوقلو به داخل محفظه ي ورودي قطر بزرگ ، جايـــي كه نيــروهاي برشي در جريان كم بوده ، وارد مي شود.

شكل ۳ ـ ۶ . هيدروسيكلون مربوط به جدايش مايع ـ مايع فاز پخش شده سبك است
زمان توقف كافي،بدون افت فشار بسيار زياد، در بخش بسيار درازي از سيكلون كه قسمتي از آن مخروطي (در يك زاويه ي انتخابي بسيار كوچك در حدود۰ ۵/۱ ) و قسمتي استوانه اي مي باشد ، به دست مي آيد . نوك تيز كردن تدريجي بخش مخروطي باعث به وجود آمدن جريان حلقوي با قطر دروني بسيار كوچك مي شود ، در حالي مه فقط كسر كوچكي از دبي خوراك را در مركز (جايي كه فاز سبك تجمع مي يابد) مغزه (ستون هوا) تشكيل مي دهد و از طريق ديافراگم ، سيكلون را ترك مي كند . بنا براين ديافراگم قطر كوچكي دارد و ضرورتي ندارد كه به درون سيكلون وارد شود. بخش استوانه اي طويل براي مغزه ي جريان معكوس كه به انتهاي آن ، جايي كه تخليه ي فاز پيوسته به وقوع مي پيوندند ، نفوذ مي كند ضروري است .اين طرح با قطرهاي D ، از ۲۰ تا mm 60 آزمايش شده است.
در تصفيه ي آب آلوده به نفت ، طرح فوق به اثبات رسانده كه توانايي جداسازي تا ۹۷۵ نفت در خوراك را ، در حدهاي جدايش زير um 10 دارد ؛ اين كارايـي اساسا مستقل از غلظت خوراك ، تا ۳% مي باشد . ويژگي برجسته ي عملياتي اين سيكلون جلوگيري از مغزه ي گار( كه به وسيله ثيو براي پايداري بهتر جريان حلقوي ضروري تشخيص داده مي شود) به وسيله ي فشار برگشتي و هم چنين اختلاف افت فشار بين خوراك و دو خروجي محصولات مي باشد؛ افت فشار اندازه گيري شده ي سرريز در حدود دو برابر افت فشار ته ريز مي باشد . فشار برگشتي و نسبت ته ريز به ظرفيت با تنگ كردن دو جريان خروجي به وسيله ي سوپاپ كنترل مي شود و زمان توقف متوسط فاز پيوسته در حدود sec 3 مي باشد.

شكل ۳ ـ ۷ خروجي هم محور براي جداسازي مقادير بسيار كم پخش شده
۳ ـ ۱ ـ ۶ ـ سيكلون مايع براي جداسازي گاز
وجود فشار كم در مغزه ي جريان سيكلون يك روش عالي براي گاز زدايي مايعات به وسيله هيدروسيكلون ها مي باشد . احتمالا بيشترين كاربرد مهم تجاري براي گاز زدايي نفت خام در سكوهاي نفتي دريايي جايي كه فضا ارزشمند بوده ، مي باشد. هيدروسيكلون معمولي به وسيله ي شركت نفت بريتانيا (BP) براي اين هدف اصلاح و توسعه يافته است.
و اكنون طرح جديد از نظر تجاري جهت جايگزيني جداكننده هاي ثقلي بزرگ كه به طور معمول مورد استفاده قرار مي گيرند امكان پذيراست.

شکل۳-۹هیدروسیکلون برای گاززدایی نفت خام
سيكلون جديد BP براي جدايش گاز از مايع در شكل ۳-۹ به طور شماتيك نشان داده شده و به عنوان يك مخزن فشار، براي فرآيند كردن دبي هاي در حدود h-1 m3 400 و براي مقاومت در برابر فشار در سرچاه MNm2 14/1 طراحي شده است. اين طرح داراي يك ورودي مماسي تكي است كه با آرايش “پره و پوشش ۱” كه كنترا سرعت ورودي را فراهم مي كند، مجهز شده است. استفاده از موج گير در ورودي نسبت برگشت كم را كه معمولا به هيدروسيكلون ها نسبت داده مي شود برطرف مي كند . در سيكلون BP ديافراگم از اكثر هيدروسيكلونها عريض تر است، زاويه ي مخروط كوچك بوده و روزنه ي ته ريز بزرگ را احاطه مهره ي آب بندي مايع روي ته ريز به وسيله محفظه ي آزاد كننده كه مخروط سيكلون را احاطه مي كند فراهم مي شود و گاز از طريق ديافراگم و نفت از طريق ته ريز سيكلون را ترك ميكنند.
در آزمايش مدل هاي واحد صنعتي در يك مركز جمع اوري نفت خاورميانه ، نفت با محتوي ۶۴% حجمي گاز به كم تر از ۵% حجمي ، بدون اين كه انتقال يابد ، گاز زدايي شد. اضافه كردن حدود ppm 1 ماده ي ضد كف ضروري بود . آزمايش ها براي مقايسه ي هم زمان با يك جداكننده ي ثقلي معمولي عملي شدند و به اثبات رسيد كه سيكلون بسيار مفيد تـر از جداكننده ي ثقلي معمولي بود.
۳ ـ ۲ . انواع روزنه هاي تخليه
فقط هيدروسيكلونهاي با قطر كوچك يا هيدروسيكلونهاي مخصوص داري روزنه ي ته ريز ثابتي مي باشند ولي اكثر واحدهاي تجاري با روزنه ي قابل تغيير تجهيز ميشوند . علت اين است كه اندازه بهينه ي حفره به طور قابل اطميناني نمي تواند پيش بيني شود و تنظيم درست ان براي بهترين عمليات سيكلون اساسي مي باشد . اندازه ي روزنه ي ته ريز مستقيما بر نسبت ته ريز به ظرفيت ، غلظت ته ريز و حد جدايش تأثير مي گذارد.
بهترين تنظيم روزنه ته ريز بعد از شروع دستگاه و هم چنين در حين عمليات ، در زماني مي باشد كه هر كدام از شرايط عملياتي تغيير كند.
اين ها شامل افشانك هاي قابل تعويض، حفــره هاي قابل تنظيم مكانيكــي ، روزنه ي كنترل شونده هوايي يا هيدروليكي يا حتي وسايل خود تنظيم كه چگالي يا غلظت ثابت ته ريز را حفظ مي كنند، مي شوند.

سيكلون هاي فلزي يا سراميكي قابل جدا شدن است و تعويض بر اثر سايش در آن ناحيه تعويض اندازه ي ته ريز را امكان پذير مي سازد. طرح تجاري ديگري از يك سيستم چند ديسكي از محافظ استوانه اي لاستيك قالبي با مخروطي در درون كه به تعدادي ديسك نازك تقسيم شده ، تشكيل گرديده است . اندازه ي روزنه در دامنه وسيعي با اضافه كردن با خارج نمودن تعداد مناسبي از ديسك ها در حالي كه شكل مخروطي كاملا حفظ مي شود . غيير داده مي شود . به طور واضح ، اين نوع روزنه ي ته ريز تنها وقتي كه سيكلون از جريان جدا شده است، تغيير داده مي شود.
روزنه هايي كه به طور هوايي يا هيدروليكي كنترل شده در سيكلونهاي بزرگ تر ، رواج بيشتري دارند و براي كنترل خودكار غلظت ته ريز يا دبي جرمي مناسب مي باشند. چنين” سوپاپ هاي” راس براي اندازه هاي مختلف قابل تعويض هستند و هر اندازه سوپاپ تا ۶۰% حداكثر قطر آن متغير مي باشد.
ميزان ته ريــز نيز به وسيله فشار برگشتي با يك سوپاپ جريان روبه پاييا ، همانند جدايش ، ولي براي سيكلون هاي انفرادي كه با تعليق هاي عمليات انجام مي دهند توصيه نمي گردد؛ زيرا در چنين جالت هايي احتمال دارد خود سوپاپ تنگ كننده مسدود شود، به هر حال آن ، چون حفره ي ته ريز واحدهاي تكي نمي تواند به كم تر از يك اندازه ي معين بدون خطر جدي مسدود شده كاهش داده شود، تنها انتخاب باقي مانده مونتاژ (نصب) چندگانه ي سيكلون هاي با قطر كوچك مي باشد. و در هر صورت براي بسياري از واحدهاي چند سيكلوني تغيير روزنه هاي ته ريز سيكلون هاي تشكيل دهنده امكان ندارد؛زيرا تعداد سيكلون ها زياد بوده و غالبا هم در قالب هاي چدني يا پلاستيكي ساخته مي شوند؛ بنابراين قابل دسترسي نمي باشند.
از نوعي كنترل ته ريز به وسيله ي فشار برگشتي كه كمتر مشمول مسدود شدن مي شود استفاده شده است.
آرايش چند سيكلوني
هيدروسيكلون هاي با قطر كوچك تر براي افت فشار مشابه بازدهي جدايش بهتري مي دهند. دو عمليات تصفيه يا هنگامي كه طبقه بندي در حدهاي جدايش كم ( معمولا زير um 10 ، واي در بعضي حالات درشت تر) لازم باشد ، رديف هايي از هيدروسيكلون هاي با قطر كم براي فرآيند كردن دبي هاي بزرگ به صورت موازي استفاده مي شوند . اين عمل ممكن است با به كارگيري چندين سيكلون مجزا به صورت موازي يا هنگامي كه تعداد زيادي از واحدهاي حقيقتا كوچك مورد استفاده قرار مي گيرند، با محصور كردن سيكلون ها در يك مكان مجزا با محفظه هاي تخليه ي مشترك ، صورت گيرد، ئچنين واحدهاي چند سيكلوني ممكن است خودشان به صورت موازي در آرايش هاي چند گانه يا براي توليد ستون هاي كوچك كه قادر هستند دبي هاي بسيار بزرگ تر را فرايند كنند، روي هم قرار داده شوند.
اولين آرايش خطي A در جهت افقي ، داري سيكلون هايي است كه در يك سمت يا هر دو سمت چند راهه ي خطي كه سيكلون ها به آن متصل شده توزيع گشته و تا ۲۴ واحد در هر سمت استفاده شده اند. هنگام طراحي سيستم چند راهه براي تعداد واحدهاي بزرگ جهت اطمينان از اين كه هر كدام از سيكلونها از جريان سيال و هم چنين دبي جرمي جامدات سهم عادلانه اي خواهند داشت ، بايد دقت شود . سيكلونهاي مجزا ممكن است به طور عمودي يا كمي شيب دار نصب شوند.
آرايش خطي با قرار دادن سيكلونهاي با قطر كم در داخل يك جعبه ي مربعي يا مستطيل شكل و با باز گذاشتن ورودي هاي مجزا به درون جعبه استفاده مي شوند. وقتي كه خوراك به درون جعبه پمپاژ شود، هر كدام از سيكلونها سهم خود را از جريان برميدارند. خروجي ها به درون محفظه هاي سرريز و ته ريز مشترك متصل مي شوند.
آرايش خطي ديگري كه در صنعت استفاده مي شود به صورت B بوده كه در شكل ۵-۱۳ نشان داده شده است . واحدهاي مجزا در اين مرحله تقريبا افقي مي باشند و به صورت عمودي تنظيم شده اند كه دوباره از لوله هاي اصلي چند راهه ي مشترك تغذيه شده و به لوله ي اصلي چند راه مشترك تخليه مي شوند، شيب جزيي از حالت افقي براي ممكن ساختن زهكشي سيكلون ها در هنگام توقف ضروري مي باشد.

شكل ۳- ۱۳ ـ آرايش هاي چند سيكلوني
از نظر توزيع خوراك آرايش هاي دايره اي مطلوب تر هستند چون طول لوله ها در هر واحد و بين آن واحد و لوله ي اصلي چند راهه كه در مركز قرار گرفته است يكسان مي باشد. آرايش C در شكل ۵-۱۳ احتمالا رايج ترين آرايش براي ادغام چند سيكلون انفرادي با هم ديگر مي باشد كه بعضي اوقات به دليل شكل لوله گذاري ، مخصوصا چرخش پيچ و خم هاي ۱۸۰۰ لوله هاي سرريز ار هر كدام ار واحدها به چاهك مركزي “آرايش عنكبوتي” ناميده مي شود كه در اينجا همانند آرايش خطي افقي به حالت عمودي يا با شيب كم قرار داده مي شوند.
آرايش دايره اي براي استفاده در واحدهاي چند سيكلوني كوچك كه در اين حالن شكل جعبه هاي دايره اي ، اغلب شكلي به صورت چيدن بر روي هم ، به خود مي گيرد ، نيز بسيار مناسب مي باشد . سيكلون ها در داخل به صورت واحدهاي مجزا ، با استفاده از سيستم هاي گيره دار ، نصب يا درون قالب پلاستيكي يا فلــزي، اغلب همراه با يك پيش فيلتر و مجاري همراه ، قــرارداده مي شوند.
واحدهاي چند سيكلوني كوچك ( متراكم ) كه چندين سيكلون با قطر كوچك را جا مي دهند در بعضي مواقع داراي سيكلون هايي روي چندين دايره ي گام هم مركز بوده ، در نتيجه حاوي صدها سيكلون مجزا مي باسند و بعضي از واحدهاي اوليه از اين نوع با محور افقي به كار برده ميشدند و با توزيع ناقص جامدات ، درون خودشان مواجه شده و تعدادي از سيكلون ها نيز مسدود مي شدند . علت اين نقض ته نشيني اي بود كه درون محفظه هاي توزيع و دريافت جامدات رخ مي داد . به همين دليل ، نگه داشتن محور در چنين واحدهايي به حالت عمودي بهترين روش مي باشد.
آرايش D در شكل ۵-۱۳ آرايش دايره ي ديگري را نشان مي دهد كه معمولا سيكلون هاي انفرادي به صورت شعاعــي و به شكل ستاره اي با مخروط ها به سمت داخل نصب شده اند . وقتي كه اين آرايش به سيكلونهاي بزرگ تر و چند تايي مورد استفاده قرار گيرد ، سيب دار كردن جزيي سيكلونها (مخروط به طرف پايين ) براي آسان نمودن زهكشي در هنگام توقف ضروري مي باشد.
هم چنين اين آرايش براي طراحي واحدهاي كوچك (متراكم ) چند تايي مورد استفاده قرار گرفته است؛ ديسك هاي سيكلون هايي كه به صورت ستاره اي قالب گيري مي شوند درون استوانه ها روي هم انباشته مي گردند. بيش از اين چنين سيستم هايي مثل سيكلون هاي به نظر نمي رسد بلكه به ستون هاي مهندسي شيمي براي انقال جرم بيا سيستم هاي توري در عمليات فيلتر كردن شبيه مي باشند. مشكلي كه در مورد تمام واحدهاي متراكم صحت دارد، ناتوانائي اپارتور در مشاهده ي هر گونه مسدود شدن مي باشد كه اين مسائل فقط از طريق ويژگي هاي كارايي عمومي از قبيل افزايش افت فشار مي توانند تشخيص داده شوند.
موادي كه هيدروسيكلون ها از آن ساخته مي شوند.
مواد ساخت هيدروسيكلونها به طور كاملا واضح با كاربــــرد تغييــر مي كنند . رايج ترين مواد عبارتند از: فولاد ( با آستر لاستيكي يا سراميكي اگر ضروري باشد) ، سراميك ، چيني ، باكليت ، پلي اورتان و پلاستيك هاي ديگر هم چون پارچه ي پشم شيشه ي مستحكم و ديگر مواد مشابه آن استفاده ي آسترها در سيكلون هاي بزرگ فولادي يا آلياژي (آبديده يا صفحه فولادي) بسيار وسيع مي باشد؛ استرهاي مخصوص مقاوم در برابر سايش و خوردگي شامل كربوسيليسيم ، آلومين، لاستيك زنجيري طبيعي يا مصنوعي ، كلروپلي وينيل ، نايلون و غيره مي باشند. البته محدوديت دمايي با مواد پلاستيكي يا مصنوعي وجود دارد : PVC حدود ۷۷۰c ، نايلون ‍C 660 ، پلي اورتان C 930 – 80 و لاستيك چسبي C650 .
گاهي فقط مخروط ها از ماد مقاوم در برابر سايش مثل سراميك ها يا پلاستيك ها ساخته مي شوند. در حالي كه بقيه ي سيكلون از فلز ساخته مي شود و امروزه پلي اورتان به طور وسيعي براي قالب گيري سيكلون ها استفاده مي شود و اغلب شركت هاي تخصصي مخروط ها را با قالب ريزي تزريقي ، براي عرضه كنندگان مشهور هيدروسيكلون، توليد مي كنند. پلي اورتان تحت عناوين مختلف تجاري به فروش مي رسد . نمونه و ولكولان ، چكتوتان، ويبراتان يا دوپونت اديپرن موكا مي باشند.
بدنه سيكلون بيشتر از ۳ بار( چدن ۶ ماه و پلي ورتان ۱۸ ماه )،ديافراگم بار، حاشيه ي ورودي ۱۲ بار و سر لوله ، كه از نيكل ساخته شده بود، وبيشتر از ۳ بار دوام آوردند. به طور متوسط قسمت هاي پلي اورتان بيشتر از دو برابر آسترهاي لاستيكي و سراميكي مقاوم بوده اند.

فصل چهارم
نصب و عمليات هيدروسيكلونها؛ ويژگي هاي عمليات
نكاتي درباره ي نصب هيدورسيكلون ها
جهت يابي به طرف جاذبه ي زمين و استفاده از چندين سيكلون مهمترين جوانب نصب محسوب مي شود.
۴-۱-۱٫ جهت يابي با توجه به جاذبه ي زمين
جهت يابي با توجه به جاذبه ي زمين اولين تصميمي ات كه بايد در نصب سيكلونهاي مجزا يا مونتاژ تعداد زيادي از سيكلونها اتخاذ ود. قوه ي جاذبه ي زمين نقش بسيار كمي در فرآيند جدايش ( به استثنا سيكلون هاي بزرگ ، كه سعي مي شود براي جدايش جامدات دانه درشت استفاده شوند ) دارد ؛ بنابراين هيدروسيكلونها در هر جهت ، حتي به طور افقي يا معكوس ، به كار برده مي شوند و هنوز هم كار خواهند كرد به جز حالت معكوس ، كه فقط براي كاربردهاي طبقه بندي ويژه به كار برده مي شود و از استراليا شروع شده است .
انتخاب از ميان سيكلون هاي با محور افقي ، شيب دار و عمودي صورت مي گيرد و در دو حالت اخير (شيب دار و عمودي) جهت مخروط به طرف پايين مي باشد.
حالتي كه محور كاملا افقي باشد نادر است و عموما توصيه نمي شود ؛ زيرا اجازه نمي دهد هنگامي كه سيكلون از جريان جدا مي شود ( مگر اين كه مقرارت ويژه وضع شوند ) كاملا زهكشي شود و بعضي آرايش هاي چند سيكلوني در جايي كه سيكلون ها در يك حلقه با محورهاي شعاعي قرار داده مي شود ، وجود دارند كه باعث مي شود سيگلونها در حالت افقي كار كنند.
زاويه ي منتخب به صورتي است كه زاويه ي كوچكي درحدود ۵۰ ، بين پايين ترين خط مخروط سيكلون و خط افقي براي آسان شدن زهكشي در توقف به وجود مي آورد.

شكل۴ ـ ۱ ـ حداقل زاويه ي شيب باعث زهكشي كامل در هنگام توقف مي شود
بازدهي جدايش سيكلون هاي بزرگ تحت تاثير نيروي جاذبه قرار نمي گيرد ؛ زيرا آن ها براي جدا كردن ذرات درشت به كار برده مي شوند و ذرات در جريان مدار كوتاه در سرتاسر سقف سيلكون سعي مي كنند از اين جريان جدا شده و به فرآيند جدايش با حركت معمولي وارد شوند . در نتيجه از نقطه نظر اين بازدهي ، عمليات با چنين سيكلون هايي در حالت عمودي مفيد مي باشد.