યાંત્રિક પ્રચાલનો (mechanical operations) : એકમ-પ્રચાલનો(unit operations)ના ભાગરૂપ પ્રવિધિઓ. રાસાયણિક ઇજનેરી એ ઇજનેરીની એવી શાખા છે કે જેમાં મોટા ગજાનાં (large scale) રાસાયણિક સંયંત્રો (plants), પેટ્રોલિયમ રિફાઇનરી વગેરેના અભિકલ્પન (designing) અને પ્રચાલનનો સમાવેશ થાય છે. તે ભૌતિક વિજ્ઞાન, અર્થશાસ્ત્ર અને માનવ-સંબંધો (human relations) અંગેના સિદ્ધાંતોનો એવાં ક્ષેત્રોમાં ઉપયોગ કરે છે કે જે વિવિધ પ્રક્રમણો અને તે માટેનાં સાધનો સાથે સંકળાયેલ હોય છે. આમાં દ્રવ્યને વિવિધ પ્રકારની માવજત આપી તેની અવસ્થા (state), તેનો ઊર્જા-સંચય (energy content) અથવા તેના સંઘટનમાં ફેરફાર કરવામાં આવે છે.
જે પ્રવિધિઓમાં રાસાયણિક ફેરફાર થયા વિના ફક્ત ભૌતિક ફેરફાર થતો હોય તેવી પ્રવિધિઓને એકમ-પ્રચાલનો કહે છે. યાંત્રિક પ્રચાલનો એ કણોના આમાપ (size), આકાર (shape) અથવા ઘનતા (density) જેવા ભૌતિક તફાવતો ઉપર આધારિત હોય છે. તેઓ કણોના લક્ષણચિત્રણ (characterization), માપન-તકનીકો (measering techniques), સંપીડન (agglomeration), આમાપ-લઘૂકરણ (reduction), વાયુચાલિત વાહકતા (pneumatic conveying), અલગન (separation), તરલીકરણ (fluidization), સમુચ્ચયો(assambleges)ના ગુણધર્મો અને પરિવહન-ઘટનાની જટિલતા (intricacies) અંગે માહિતી પૂરી પાડે છે.
આમાપ-લઘૂકરણ એ એવું પ્રચાલન છે કે જેમાં ઘનના મોટા કણોને કાપી અથવા ભાંગીને નાના ટુકડા કરવામાં આવે છે. તેમાં પીલવા (crushing) અને દળવાની (grinding) ક્રિયા સાથે સંકળાયેલ રિલ્ટિંજરના નિયમ અને કિકના નિયમનો સમાવેશ થયેલો હોય છે. લાઘવીકરણ (reduction) માટે વપરાતી સામાન્ય પદ્ધતિઓ આ પ્રમાણે છે : (i) સંકોચન (compression), (ii) સંઘાત (impact), (iii) કર્તન (cutting) અને (iv) સંનિઘર્ષણ (attrition). તેમાં જૉ-દલનયંત્ર (jaw crusher), કન્દુક-ઘંટી (ball mill), ઘણ-ઘંટી (hammer mill), રોલર-ઘંટી (roll mill), છરી-કર્તક (knife cutter) જેવાં લાઘવીકરણ માટે વપરાતાં વિવિધ સાધનોના અભ્યાસનો સમાવેશ થાય છે.
યાંત્રિક પ્રચાલનોમાં ઘન પદાર્થોના આમાપ પર આધારિત અલગનની પદ્ધતિઓ પણ સંકળાયેલી હોય છે; દા.ત., વર્ગીકરણ (grading) અને તે સાથે સંકળાયેલ ઘનના ગુણધર્મો તથા લાક્ષણિકતાઓને સમાવી લેતા વિવિધ સિદ્ધાંતો. આમાં વર્ગીકરણ માટે વપરાતા ગ્રિઝલી (grizzlies), કંપન-જાળીઓ (vibrating screens), ટ્રૉમેલ (trommel) જેવાં સાધનોના અભ્યાસનો સમાવેશ થાય છે. આ ઉપરાંત તેમાં વરણાત્મક (selective) અલગન માટે વપરાતાં જિગ (jig), ફીણ-ઉત્પ્લાવન કોષ (froth floatation cell), અને ચુંબકીય (magnetic) અલગકો(separators)નો પણ સમાવેશ થાય છે.
પ્રવાહીમાંથી ઘનના ગુરુત્વ-નિ:સાદન (gravity settlement) દ્વારા અલગનનો, દા.ત., અવસાદન (sedimentation) અને તેને સંબંધિત સિદ્ધાંતોનો, તથા ભિન્ન ભિન્ન પ્રકારના પ્રગાઢકો(thickeners)ના ઉપયોગનો પણ આ પ્રચાલનોમાં સમાવેશ થાય છે. વિભેદી (differential) નિ:સાદન-પદ્ધતિઓ જુદી જુદી ઘનતા ધરાવતા પદાર્થો વચ્ચે જોવા મળતા અંત્ય (terminal) વેગોના તફાવતનો ઉપયોગ કરે છે. આમાં માધ્યમની ઘનતા પદાર્થ કે પદાર્થો કરતાં ઓછી હોય છે.
યાંત્રિક અલગન હંમેશાં વિષમાંગ (heterogeneous) મિશ્રણો માટે વાપરી શકાય છે; સમાંગ (homogeneous) દ્રાવણો માટે તે વાપરી શકાય નહિ. તે પ્રવાહીમાંથી ઘનને યાંત્રિક રીતે અલગ કરવા ઉપર આધારિત છે; દા.ત., ગાળણ (filtration). તરલને ગાળણ માધ્યમમાંથી અથવા છિદ્રિત પટલ(septum)માંથી પસાર કરી તેમાંથી ઘન કણોને અલગ કરવાની આ પ્રક્રિયા છે. આને લીધે ઘન કણો પડદા અથવા જાળી પર જમા થાય છે. તરલ પ્રવાહી કે વાયુ હોઈ શકે. ગાળણનો ઉપયોગી ભાગ તરલ અથવા ઘન અથવા બંને હોઈ શકે. કોઈક વાર આમાંનો એકેય ન હોય; દા.ત., નિકાલ પહેલાં અપશિષ્ટ (waste) ઘન પદાર્થને છૂટો પાડવો. ગાળણ માટેનાં વિવિધ સાધનોનો, જેવાં કે ગાળણ-પ્રેસ (filter press), રોટરી-ડ્રમ ફિલ્ટર અને અપકેન્દ્રણયંત્ર(centrifuge)નો પણ આ માટે અભ્યાસ કરવો જરૂરી બને છે.
ઘનનું વહન પણ એક અગત્યનું પ્રચાલન છે. ઘન પદાર્થો સાથે કામ પાડતા મોટાભાગના ઉદ્યોગો ઘનના સ્થાનાંતરણ માટે પટ્ટા-વાહકો (belt-conveyers), બકેટ-એલિવેટરો (bucket elevators), સ્ક્રૂ-વાહકો (screw conveyers), તેમજ વાયુચાલિત વાહકો (pneumatic conveyers) જેવા જુદી જુદી જાતના વાહકોનો ઉપયોગ કરે છે.
મિશ્રણ (mixing) એ એક અગત્યનું પણ ઘણી વખત અવગણવામાં આવતું પ્રચાલન છે. ઔદ્યોગિક રીતે અગત્યનાં ઘણાં તરલો અને ખાદ્યપદાર્થો ધારા-વિજ્ઞાનની ર્દષ્ટિએ (rheologically) સંકીર્ણ હોઈ પ્રક્રમણ(processing)ના, ખાસ કરીને મિશ્રણના પ્રશ્ર્નો ઊભા કરે છે. આથી તરલના ધારાવિજ્ઞાની (rheological) ગુણધર્મો અને તેની મિશ્રકારી પાત્રમાંની વર્તણૂક વચ્ચેના સંબંધો નક્કી કરવા ઉપર વધુ ભાર મૂકવામાં આવે છે. આમાં મિશ્રણના સિદ્ધાંતો અને મિશ્રણ માટે વપરાતાં સાધનોના અભ્યાસનો સમાવેશ થાય છે. આ ઉપરાંત (અ) પ્રવાહી અને પ્રવાહી, (આ) પ્રવાહીઓ સાથે વાયુઓ, (ઇ) સ્નિગ્ધ જથ્થાઓ (viscous masses), (ઈ) પ્રવાહીઓ સાથે ઘન પદાર્થો અને (ઉ) ઘન સાથે ઘન પદાર્થોનાં મિશ્રણો બનાવતાં પ્રક્રમણો દરમિયાન વપરાતી શક્તિ (power) અંગેની ગણતરીઓ પણ ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે.
યાંત્રિક પ્રચાલનો ઘન પદાર્થોના અલગન માટે ઉપયોગી છે. તે દ્રવ્યના કણોનાં આમાપ અને ઘનતા જેવા ભૌતિક ગુણો પર આધારિત હોઈ કણ-આમાપ(particle size)ના માપન માટે વિભેદી અને સંચયી (cumulative) પૃથક્કરણ જેવી વિવિધ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ થાય છે.
રા. ન. રેડ્ડી
અનુ. જ. દા. તલાટી