تأثیر العوامل التصمیمیة والتشغیلیة على فرق الضغط المقاس والمتنبأ به داخل السیکلون

یعتبر السیکلون من أهم أجهزة تنقیة الهواء وفصل المواد الصلبة من تیار الهواء وأکثرها شیوعًا فی العدید من الصناعات وعملیات ما بعد الحصاد. ویمتاز ببساطة التصنیع والترکیب وإنخفاض تکالیف الصیانة ویمکن تصنیعه من خامات بسیطة، ولا توجد به أجزاء متحرکة، کما ان له القدرة على العمل فی ظروف تشغیل صعبة مثل ارتفاع الضغط. وعلى الرغم من بساطة ترکیبه، إلا أن التنبؤ بفرق الضغط داخل السیکلون یکون معقد للغایة نظراً لوجود العدید من العوامل التصمیمیة والتشغیلیة المؤثرة على عملیة التدفق وبالتالى فرق الضغط داخل السیکلون. ولا تزال هناک العدید من الدراسات التجریبیة والنظریة حول السیکلون والتی تهدف إلى فهم وتوقع فرق الضغط (ΔP) فى السیکلون. وقد تم قیاس ΔP بین مدخل ومخرج الهواء فى السیکلون بواسطة مانومیتر مائى فرقى تم ترکیبه مائلاً بزاویة 10^ο على الأفقى وذلک لزیادة دقة القیاس وهذ المانومیتر تم تصنیعه من أنبوب سیلیکون قطره الداخلى والخارجى 6,5 و 9,5 مم على التوالى. وتمت دراسة بعض العوامل التشغیلیة والتصمیمیة مثل سرعة دخول الهواء (14، 16، 18 و20 م/ث)، أرتفاع الجزء المخروطى (30، 50 و 70 سم)، طول الوصلة التلیسکوبیة لخروج الهواء (0، 10، 20، 30 و 40 سم) وطول فتحة خروج المواد المجمعة (25، 40 و 55 سم). لتقییم فرق ضغط التشغیل (ΔP) فى الوحدة التجریبیة. کما تم استخدام بعض النماذج الریاضیة للتنبؤ ΔP وبعض المقاییس الإحصائیة للمقارنة والتحقق مع النتائج المقاسة.
وقد توصلت الدراسة إلى النتائج التالیة: -
- فرق الضغط المقاس یزداد مع زیادة سرعة دخول الهواء وارتفاع المخروط.
- أقصى قیمة لفرق الضغط (∆P) کانت 161,3، 181,7 و 250,8 باسکال تم تسجیلها عند سرعة دخول الهواء 20 م/ث، وأرتفاع المخروط 30، 50 و 70 سم عند طول الوصلة التلیسکوبیة لخروج الهواء 40، 40 و صفر سم وطول فتحة خروج المواد المجمعة 55، 25 و 25 سم، على التوالى. بینما، أقل قیمة لـ (∆P) کانت 60,2 ، 63,6 و 80,6 باسکال تم تسجیلها عند سرعة دخول الهواء 14 م/ث، وأرتفاع المخروط 30، 50 و 70 سم عند طول الوصلة التلیسکوبیة لخروج الهواء 10، 30 و 40 سم وطول فتحة خروج المواد المجمعة 25، 55 و 55 سم، على التوالى.
- کان تأثیر کلاً من طول الوصلة التلیسکوبیة لخروج الهواء وطول فتحة خروج المواد المجمعة ضئیل ومهمل.
- أعطت نماذج Barth و Casal & Martinez-Benet نتائج متطرفة مقارنة بفرق الضغط المقاس.
- أفضل نموذج للتنبؤ بفرق الضغط داخل السیکلون هو نموذج Shepherd & Lapple و Coker و Dirgo، على التوالى. حیث أعطى نموذج Shepherd & Lapple أعلى قیمة للمقیاس الإحصائى لمعامل الإرتباط (r) وهو 0.86260 وأقل قیمة للمقایس الإحصائیة الاخرى (MRD, %) ، (RSEP, %) و (RMSE) والتى کانت 15.4 ، 19.6 و 25.4 على التوالى.
- نموذج Shepherd & Lapple هو أکثر النماذج تحقیقاً للتنبؤ بفرق الضغط داخل السیکلون مقارنة بالنماذج الأخرى. وفى نفس الوقت کان هذا النموذج أکثر تحقیقاً للتنبؤ بفرق الضغطمع أرتفاع المخروط 50 و 30 و 70 سم، على التوالى. بینما، نموذج Coker کان أکثر تحقیقاً للتنبؤ بفرق الضغط مع أرتفاع المخروط 30 و 50 و 70 سم، على التوالى.
- نموذج Dirgo کان أکثر تحقیقاً للتنبؤ بالنتائج المقاسة عند طول الوصلة التلیسکوبیة لخروج الهواء 20 ثم 30 و 10 سم، على التوالى.