7.2 Ақаба суларды гидроциклондар арқылы тазалауға есеп жүргізу

Гидроциклондар- ақаба суларды тазартып, ағарту, тұнбаны қоюландыру, органикалық заттардан топырақты алып тастау, соның ішінде мұнай өнімдерін және майларды, бірде мұнай өнеркәсібінде, автошаруашылық, шыны өндірісінде қолданыста болады.

Кіші өлшемді аппараттар ақаба суларды тазартқанда , тазартудың үлкен тиімділігімен қамтамасыз етеді. Минерал тектес тұнбаның қоймалжың күйде болғанда, үлкен диаметрдегі(150мм –ден жоғары) гидроциклондарды қолданған дұрыс. Салмағы бар заттардан ақаба суларды механикалық тазалау кезінде, ашық және тегеурінді гидроциклондар қолданған дұрыс.

Ашық гидроциклондар- гидравликалық ірілігі 0,2 мм/с жоғары болатын тұнбаланған қоспаларды, су бетінде қалқып жүрген кезде ерекшелеуде және тегеурінді- минерал текті ірідисперсиялы қоспаларды ақаба сулардан ерекшелеп, алып тастау үшін қолданылады. Ашық гидроциклоны бар қондырғыларды есептеу және жобалауда, тұндырғыштарға арналған су және ластанулардың тапсырма бойынша берілетін параметрлері сәйкес қолданыла алады.Тазартудың тиімділігін қажет ететін, бөлшектердің гидравликалық ірілігі, су қабатының биіктігі 200 мм-ге тең болу арқылы анықталады. Көп ярусты гидроциклондардың қабатының тұнуы, ярус биіктігіне тең болуы керек.

Ақаба сулардан қоспаларды тиімді ерекшелеу , ашық және тегеурінді гидроциклондардағы ортадан тепкіш және ортаға тартушы күштері әсерінен іске асырылады. Ащық гидроциклондарды бөлшектердің диаметрі>0,1 мкм болатын қоспаны, тазалау кезінде ерекшелеу үшін қолданылады.

Конустық диафрагмасы және ішкі цилиндрі бар модифицирленген гидроциклон (Сурет 7.1 көрсетілген), диафрагма астындағы ауыр салмағы бар заттардың жиынтығын және тазарған судың периодикалық шығарылуын жойып жатады.

Ішкі цилиндрмен шектелген, гидроциклонның төменгі аймағына тангенциальды түрде бастапқы суспензияны береді. Цилиндрдің жоғарғы бөлігінде көтеріліп келе жатқан ағынды, орта саңылауға спиралды түрде қозғалып кле жатқан және диафрагмада орналасқан негізгі ағынға, сонымен қатар гидроциклон мен цилиндр арсындағы саңылауға келетін қосымша ағынға бөлінеді. Жоғарғы ағында бөлінген қалдық заттар, қосымша ағынға ағып келіп орын ауыстырады.

Сурет 7.1- Ашық гидроциклондар: а- ішкі балқымасы жоқ кезде; б-конустық диафрагмасы бар; в- конустық диафрагма және ішкі цилиндрі бар.

Ашық гидроциклондардың негізгі есептік шамасы меншікті гидравликалық жүктеме q_hc (м³/ (м²ч), мына формула бойынша анықталынады:

, (7.1)

мұндағы,

U_o- бөлшектің гидравликалық ірілігі, қажетті тиімділікті қамтамасыз ететін, мм/с;

К_hc - гидроциклондардың типіне байланысты пропорционалдық коэффициент: а) ішкі құрылғылары жоқ кезде 0,61-ге тең; б) конустық диафагма және ішкі цилиндрі 1,98 –ге тең кезде; в) көпярусты орта шығарушы кезде мына формула бойынша есептейміз.

, (7.2)

мұндағы, n_ti – ярус саны, D _hc – гидроциклон диаметрі, м; d_d – доңғалақ диаметрі, шығару құбыры орналасады, м; г) тазарған судың перифериясы бар көпярусты гидроциклонның пропорционалды коэффиенті былай есептелінеді:

, (7.3)

мұндағы, n'_ti - ярустың жұп саны; d_d- ярустың орта диафрагма жұбының диаметр тесігі , м. D_hc, d_en гидроциклон құрылысының өлшем шамалары, есептік тәуелділікке кіретін, анықтамалардан алынады. Бір аппараттың өнім шығаруы мына формула бойынша анықталынады:

, (7.4)

мұндағы,

q_hc - меншікті гидравликалық жүктеме, м³/м²*сағ;

D_hc² – гидроциклон диаметрі, м.

Ақаба сулардың жалпы көлемін ескергенде Q_w гидроциклондардың жұмыс істеу бірлігінің санын анықтаймыз:

, (7.5)

Аппараттың диаметрі тағайындалған соң, олардың санын анықтағаннан кейін, анықтамадан гидроциклонның негізгі өлшемдерін анықтайды.

Ашық гидроциклондардың конустық диафрагмасы үшін бұру бұрышы шамамен 45°.Ащық гидроциклондардың диафрагмалары болаттан, метал емес материалдардан (мата, пластик) жасалуы мүмкін.

Көп ярусты гидроциклонның су таратушы құрылғысының пропорционалдық каналында, жоғары көтеруші ағынның жылдамдығы 0,4 м/с-тан кем болуы керек.

Гидроциклонмен олардың су қабылдаушы бөлшектері арасында судың бірқалыпты бірдей белгіде таралу үшің, су тасушы құбырларда су өлшеуіш құрылғылар орналасуы тиіс.

Мысалы, Берілген мәндері бойынша есеп жүргізу.

Ақаба сулардың шығыны Q_w (м³/ч). Бірінші сатыда тазалауда гидроциклон қолданылған және гиравликалық ірілігі бар бөлшектерді U_o (мм/с) ұстау керек.

Нұсқа бойынша берілген мәліметтер:

Ақаба судың көлемі Q_W = 90 м³/сағ;

Бөлшектің гидравликалық ірілігі U₀ = 0,3 мм/с;

Циклон диаметрі D_hc = 5 м.

Ішкі балқымасы жоқ ашық гидроциклонды таңдаймыз.Гидроциклонның меншікті гидравликалық жүктемесін есептейміз:

; м³/ (м²сағ), (7.6)

мұндағы,

K_hc=0,61 (ішкі балқымасы жоқ гидроциклондар үшін);

Uo = 0,3 мм/с (есептің тапсырмасы бойынша).

Бір аппараттың өнім өндірілуін мына формула бойынша анықталынады:

; м³/ч. (7.7)

Гидроциклондардағы судың жалпы көлемін анықтаймыз:

,м². (7.8)

Гидроциклон диаметрі берілген кезде D_hc - 5 м, аппарат санын N (сан) есептейміз:

; (7.9)

мұндағы, Q_w - ақаба сулардың жалпы көлемі;

Q_hc – бір гидроциклонның өнім өндірілуі;

D –гидроциклон диаметрі, м;

q_hc – ашық гидроциклонның меншікті гидравликалық

жүктемесі.

Сондықтан, D_hc = 5 м болатын 8 гидроциклондарды орнатамыз.

Ішкі балқымасы жоқ гидроциклонның құрылысының барлық размерлерін есептейміз:

Цилиндрлік бөлігінің биіктігі Н_hc = D_hc = 5 м;

Кіру құбырдың диаметрі den = 0,07 • Dhc= 0,07 * 5,0 = 0,35 = 350 мм, құбырдың саныn = 2;

Конустық бөліктің бұрышы α = 60°,

Су ағызушы қабатының диаметрі D2 = Dhc =5 м,

Субататын қалқанның диаметрі D3=Dhc - 0,2= 5 - 0,2 = 4,8 м.

5. Гидроциклонды дайындау үшін материал таңдайды және І гост со СНиП 2.04.03-85 бойынша гидроциклон қондырғысын жобалалаймыз.