مطالعه تجربي و CFD ارتقا عملكرد جداسازي ذرات ميكروني با سيكلون مارپيچي چندكاناله

كارشناسي ارشد

در اين مطالعه جداسازي ذرات پودرسياه، حاصل از فعل‌وانفعالات فيزيكي و شيميايي در خطوط انتقال گاز، از هوا با استفاده از يك جداساز چندكاناله مارپيچي به‌صورت آزمايشگاهي انجام‌گرفته است و با استفاده از شبيه‌سازي ديناميك سيالات محاسباتي، راندمان و افت فشار دستگاه در شرايط عملياتي و تغييرات هندسي مختلف موردبررسي قرارگرفته است. ذرات پودرسياه مورد آزمايش از نمونه پودرهاي ايستگاه تقويت فشار ساوه است، كه ميانگين اندازه ذرات آن پس از انجام آزمون DLS و پردازش تصاوير SEM، µm 327/0 مشخص گرديده است. شبيه‌سازي CFD جداساز چندكاناله مارپيچي با استفاده از مدل چند فازي اولرين-اولرين براي جريان هوا-پودرسياه با نرم‌افزار فلوئنت انجام شده است. براي شبيه‌سازي اغتشاشات، از مدل اغتشاشي RNG k-ε كه هم از لحاظ دقت و هم از لحاظ سرعت مناسب است، استفاده‌شده است. براي حل هم‌زمان معادلات فشار و سرعت از الگوريتم SIMPLE و براي گسسته‌سازي ترم‌هاي جابجايي معادله مومنتوم از روش QUICK استفاده شده است. جهت اعتبارسنجي نتايج شبيه‌سازي، از داده‌هاي آزمايشگاهي براي مقايسه استفاده شده است و خطايي در حدود 10 درصد براي راندمان مشاهده شده است. در بررسي تأثير شرايط عملياتي، سيستم در سرعت‌هاي ورودي و كسرهاي جرمي جامد ورودي مختلف موردمطالعه قرار گرفته است و نتايج نشان داد كه بيشترين راندمان در بالاترين سرعت ورودي مي‌باشد و كسر جرمي جامد ورودي تأثير چنداني بر نتايج ندارد. تأثير پارامترهاي هندسي مختلف شامل زاويه پيچش كانال‌ها، زاويه مخروط داخلي، فاصله استوانه خروجي گاز تميز از خروجي كانال‌ها، كاهش تعداد كانال‌ها از 8 به 4 مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه با افزايش %57/28 در دبي حجمي ورودي، راندمان به ميزان %13 افزايش يافته است، همچنين با 3 برابر كردن كسر جرمي، تغييرات چنداني در راندمان مشاهده نمي‌شود. اگر تعداد كانال‌ها از 8 به 4 كاهش يابد راندمان كاهش چنداني ندارداما افت فشار افزايش مي‌يابد. با افزايش ميزان چرخش كانال‌ها، افت فشار افزايش مي‌يابد. با كاهش فاصله لوله خروجي گاز تميز از خروجي كانال‌هاي مارپيچ راندمان افزايش مي‌يابد. افزايش زاويه مخروط داخلي كانال‌ها نيز سبب بهبود راندمان مي‌شود.

189829

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي، شبيه سازي و كنترل فرآيندها

دكتر سيد حسن هاشم آبادي - دكتر منصور شيرواني