ไซโคลน

อุปกรณ์กำจัดฝุ่น (Dust-Collector) “Cyclone Separator”

 

คุณลักษณะ

                อากาศที่มีเศษฝุ่นละออง จะผ่านเข้าตัวไซโคลนตรงทางเข้าแบบเส้นเอียงสัมผัสวง(Tangential Intake) แรงหนีศูนย์กลางที่เกิดขึ้นจะบังคับให้ฝุ่นละออง เคลื่อนที่แนบติดกับผนังไซโคลนและเกิดการหมุนลงไปยังส่วนปลายไซโคลนที่เรียวเล็กลงไปเรื่อย และบังคับให้ฝุ่นละออง ออกจากตัวไซโคลนที่รูด้านล่าง. ส่วนอากาศจะระบายออกทางรูกลางด้านบนของไส้ในไซโคลน โดยอาศัยหลักการของความแตกต่างของความดัน ซึ่งภายในตัวไซโคลนจะมีความดันมากกว่าบรรยากาศภายนอกตัวไซโคลน.

 

หลักการทำงานของไซโคลน

                1.ทางเข้าแบบเส้นเอียงสัมผัสวง(Tangential Intake)

                2.ผนังไซโคลนซึ่งฝุ่นละอองเคลื่อนที่แนบติดผนังวนลงสู่เบื้องล่าง

                3.ส่วนเรียวของไซโคลน ทำหน้าที่รีดฝุ่นละอองออกจากไซโคลนทางรูเบื้องล่าง

                4.ไส้กลางเป็นชิ้นส่วนซึ่งอากาศระบายผ่านออกนอกไซโคลนสู่บรรยากาศ

หลักเกณฑ์ในการเลือกขนาดและชนิดของไซโคลน

                ตัวแปรในการพิจารณา

                1.ชนิดของเศษฝุ่นละออง เช่น ฝุ่นผง(ขี้ลำพวน), เศษแกลบ, รำหยาบ, รำละเอียด, ขี้เลื่อย, ขี้เถ้า, เป็นต้น.

                2.ขนาดของอนุภาค เศษฝุ่นละออง ซึ่งจะมีหน่วยวัดเป็นไมครอน(Micrometer)

                3.ความชื้น(Humidity)ของตัวฝุ่นละออง

                4.ความหนาแน่นของจำนวนฝุ่นละอองในอากาศ เช่นมีจำนวนกี่ µm ในจำนวนอากาศ 1 ลูกบาศก์เมตร(cum)

                5.ปริมาตรของลมที่เข้าไซโคลน(Air volume หรือ Air flow rate)

 

ลักษณะการใช้งาน

การทำงานภายใต้ความดันบวก(Positive Pressure)

                1.อากาศพร้อมฝุ่นละออง จะเคลื่อนที่จากแหล่งกำเนิดมายังพัดลมโดยแรงดูดของพัดลม และพัดลมจะเป่าอากาศพร้อมฝุ่นละอองเข้าไซโคลน

                2.เมื่อถึงทางเข้าไซโคลน อากาศจะเคลื่อนที่ไปตามผนังไซโคลน ฝุ่นละอองจะเกิดแรงหนีศูนย์กลาง เคลื่อนที่ออกจากไซโคลนทางด้านล่าง

                3.ส่วนอากาศ(อาจจะมีฝุ่นละเอียดมาบางส่วน) จะถูกบังคับให้ออกจากไซโคลนทางรูของไส้กลาง

                4.ถ้ามีอุปกรณ์พิเศษคือหมวกครอบด้านบน(Cyclone Air Outlet Volute) เพื่อเก็บฝุ่นละเอียดบางส่วน และเก็บถังเก็บฝุ่นละอองด้านล่าง(Cyclone expansion chamber) ก็สามารถต่อเข้ากับระบบนี้ได้

 

ภาพแสดงการทำงานภายใต้แรงดันบวก

ข้อดี         -ไม่เกิดแรงดันตกคร่อม(Pressure drop) ในตัวไซโคลน. พัดลมสร้างแรงดูดเท่าไรก็จะเกิดแรงดูด ณ.จุดแหล่งกำเนิดฝุ่นเท่านั้น

ข้อเสีย     -ฝุ่นละอองผ่านตัวพัดลมและใบพัดลม ทำให้เกิดจากการสึกหรออย่างรวดเร็ว

 

การทำงานภายใต้ความดันลบ(Negative Pressure)

                1.อากาศและฝุ่นละออง จะถูกดูดจากแรงดูดของพัดลม ซึ่งต่ออยู่หลังไซโคลน

                2.เมื่อถึงทางเข้าที่ไซโคลน หลักการทำงานของไซโคลนเหมือนในกรณีต่อแบบความดันบวก

                3.แต่ในกรณีนี้ทางออกของฝุ่นละอองใต้ไซโคลน จะต้องมีอุปกรณ์พิเศษ คือวาล์วกั้นอากาศ(Rotary Airlock) เป็นตัวจ่ายฝุ่นละอองออกจากไซโคลน และป้องกันมิให้อากาศจากบรรยากาศภายนอกเล็ดลอดเข้ามาภายในตัวไซโคลน ซึ่งจะเกิดสภาวะอากาศปรวนแปร(Turbulent).

                4.อากาศพร้อมฝุ่นละเอียดบางส่วน จะออกจากไซโคลนทางรูไส้กลาง เข้าไปยังพัดลมและอากาศจากพัดลม จะถูกปล่อยออกสู่บรรยากาศ

 

ภาพแสดงการทำงานภายใต้แรงดันลบ

ข้อดี         -ฝุ่นละอองไม่ผ่านใบพัดลมและตัวโป่งพัดลม ไม่เกิดการสึกหรอ

ข้อเสีย     -จะเกิดแรงดันตกคร่อม(Pressure Drop) ในตัวไซโคลน ฉะนั้นแรงดูดที่พัดลมจะเท่ากับแรงดูดที่ต้องการ ณ.แหล่งกำเนิดฝุ่นละอองบวก แรงดูดตกคร่อมในตัวไซโคลน

การจำแนกชนิดของไซโคลน

1.ไซโคลนใช้กับฝุ่นละอองที่มีมวลหนัก(cyH)

                เป็นไซโคลนที่ใช้ในการคัดแยกฝุ่นขั้นตอนแรก


 พิจารณาจากกราฟจะเห็นว่าไซโคลนชนิดนี้จะมีประสิทธิภาพต่ำเมื่อขนาดของฝุ่นเล็กเป็นฝุ่นละเอียด

 

ตัวอย่างเช่น

1.ถ้าฝุ่นละอองขนาด 10µm ประสิทธิภาพของไซโคลนอยู่ที่ 30%

2.ถ้าฝุ่นละอองขนาด 20µm ประสิทธิภาพของไซโคลนอยู่ที่ 60%

3.ถ้าฝุ่นละอองขนาด 50µm ประสิทธิภาพของไซโคลนอยู่ที่ 90%

จากรูปลักษณะภายนอก.

ตัวอย่างเช่น           ไซโคลนขนาด øA = 1,000 มม.

                                จะมีขนาดรูออกของฝุ่น øB = 200 มม.

                                และความสูงทั้งหมด C = 2,250 มม.

Overall dimension of cyclone (model cyH)

Model

øA

øD

øB

C

(mm.)

(mm.)

(mm.)

(mm.)

cyH 700

700

350

140

1,605

cyH 1,000

1,000

500

200

2,250

cyH 1,200

1,200

600

240

2,805

cyH 1,400

1,400

700

280

3,235

cyH 1,600

1,600

800

325

3,665

cyH 2,000

2,000

1,000

400

4,550

cyH 2,400

2,400

1,200

500

5,410

cyH 2,800

2,800

1,400

550

6,270

cyH 3,200

3,200

1,600

650

7,180

 

งานที่สมควรใช้ เช่น

1.งานไม้ มีผงฝุ่นเป็นขี้เลื่อย

2.งานเครื่องอบ มีผงฝุ่นเป็นขี้เถ้าดำ

3.งานสินแร่ เช่น ถ่านหิน เป็นต้น

ประสิทธิภาพของไซโคลนชนิดนี้ปานกลางโดยที่ขนาดผงฝุ่น 40µm จะมีประสิทธิภาพ = 85% ถ้าขนาดของผงฝุ่น 100µm จะมีประสิทธิภาพ = 96%

 

 

 

 

2.ไซโคลนที่ได้ทั้งกับผงฝุ่นละอองขนาดใหญ่และผงฝุ่นละเอียด(cyM)

                เป็นไซโคลนที่ใช้ได้กับอากาศที่มีจำนวนความหนาแน่นของผงฝุ่นละอองน้อยถึงความหนาแน่นมาก

 

พิจารณาจากเส้นกราฟจะเห็นว่าไซโคลนชนิดนี้จะมีประสิทธิภาพสูงขึ้นใช้ได้ทั้งฝุ่นขนาดใหญ่และฝุ่นละเอียด 

 

ตัวอย่าง เช่น

1.ถ้าฝุ่นละอองขนาด 10µm ประสิทธิภาพของไซโคลนอยู่ที่ 60%

2.ถ้าฝุ่นละอองขนาด 20µm ประสิทธิภาพของไซโคลนอยู่ที่ 80%

3.ถ้าฝุ่นละอองขนาด 50µm ประสิทธิภาพของไซโคลนอยู่ที่ 95%

จากรูปลักษณะภายนอก.

ตัวอย่างเช่น                ไซโคลนขนาด øA = 1,000 มม.

                                จะมีขนาดรูออกของฝุ่น øB = 200 มม.

                                แต่มีความสูงทั้งหมด C = 3,100 มม.

                                ซึ่งจะมีความสูงทั้งหมด และความยาวช่วงกรวยเรียวมากกว่าแบบชนิดแรก

Overall dimension of cyclone (model cyM)

Model

øA

øD

øB

C

(mm.)

(mm.)

(mm.)

(mm.)

cyM 700

700

400

140

2,480

cyM 1,000

1,000

560

200

3,648

cyM 1,200

1,200

660

240

4,295

cyM 1,400

1,400

765

280

4,945

cyM 1,600

1,600

900

325

5,745

cyM 1,800

1,800

1,080

350

6,215

cyM 2,000

2,000

1,200

400

6,700

cyM 2,200

2,200

1,375

450

6,970

cyM 2,500

2,500

1,600

500

7,375

cyM 2,900

2,900

1,740

575

8,825

cyM 3,200

3,200

1,927

650

9,900

 

งานที่สมควรใช้ เช่น

1.งานโรงสี ดูดฝุ่นละออง(ขี้ลำพวน), รำหยาบ, รำละเอียด

2.งานหล่อ ดูดฝุ่นละอองเครื่องยิงทราย เป็นต้น

ประสิทธิภาพของไซโคลนชนิดนี้สูงกว่าชนิดแรก และใช้งานได้กว้างขวางทั้งฝุ่นหยาบและฝุ่นละเอียด โดยที่ขนาด ผงฝุ่น 100µm จะมีประสิทธิภาพ 100%

 

 

3.ไซโคลนใช้กับฝุ่นละเอียด(cyF)

                เป็นไซโคลนที่จะมีประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อใช้กับขนาดผงฝุ่นละเอียดมาก


 

พิจารณาจากกราฟจะเป็นว่าไซโคลนชนิดนี้จะมีประสิทธิภาพสูงเมื่อใช้กับผงฝุ่นขนาดละเอียดแต่เมื่อเกิน 50µm แล้วจะไม่นิยมใช้เพราะไซโคลนชนิดนี้จะมีปัญหาแรงดันตกคร่อม(Pressure drop) ในตัวไซโคลนสูงมาก ประมาณ 150-200 mm wc(น้ำ)

 

ตัวอย่างเช่น

1.ถ้าฝุ่นละอองขนาด 10µm ประสิทธิภาพของไซโคลนอยู่ที่ 80%

2.ถ้าฝุ่นละอองขนาด 20µm ประสิทธิภาพของไซโคลนอยู่ที่ 90%

3.ถ้าฝุ่นละอองขนาด 50µm ประสิทธิภาพของไซโคลนอยู่ที่ 100%

จากรูปลักษณะภายนอก.

ตัวอย่างเช่น           ไซโคลนขนาด øA = 1,000 มม.

                                จะมีขนาดรูของฝุ่นออก= 300 มม.

                                แต่จะมีความสูงทั้งหมดถึง  = 4,025 มม.

                                ซึ่งขนาดøA เล็ก แต่มีความสูง C มากที่สุด

Overall dimension of cyclone (model cyF)

Model

øA

øD

øB

C

(mm.)

(mm.)

(mm.)

(mm.)

cyF 300

300

155

100

1,240

cyF 400

400

219

120

1,620

cyF 500

500

258

140

2,050

cyF 600

600

329

180

2,430

cyF 700

700

384

200

2,885

cyF 800

800

438

240

3,265

cyF 900

900

494

280

3,645

cyF 1,000

1,000

548

300

4,025

cyF 1,100

1,100

603

325

4,400

cyF 1,200

1,200

658

375

4,785

 

 งานที่สมควรใช้ เช่น

1.โรงงานแป้ง

2.งานเกี่ยวกับการสเปรย์แห้ง เช่น ยา, นมผง เป็นต้น.

เมื่อไซโคลนชนิดนี้ความสูงมาก เมื่อจะใช้กับงานผงฝุ่นละเอียด จึงต้องต่อไซโคลนหลายตัวต่อขนานกันซึ่งเรียกว่า Multi cyclone และจะต้องใช้พัดลมที่มีสมรรถนะสูงทั้งแรงดูดและปริมาตรเนื้อลมที่ผลิตได้

 

 

เนื่องจาก บจก.เดสโก อินเตอร์เนชั่นแนล ผลิตเครื่องจักรสีข้าว เพราะฉะนั้นชนิดของไซโคลนที่เลือกใช้ ส่วนใหญ่จะเป็นชนิดที่ 2 แบบใช้ได้ทั้งฝุ่นหนักและฝุ่นละเอียด