مطالعه آزمايشگاهي و شبيه سازي CFD جداكننده راندمان بالا جهت حذف پودر سياه تحت تاثير ميدان مغناطيسي

كارشناسي ارشد

در اين مطالعه جداسازي ذرات پودرسياه، در خطوط انتقال گاز، با استفاده از يك جداساز چندكاناله مارپيچي به‌صورت آزمايشگاهي و با استفاده از شبيه‌سازي CFD مطالعه شده است. راندمان و افت فشار دستگاه در شرايط عملياتي و تاثير ميدان مغناطيسي براي ميانگين اندازه ذرات پودر سياه µm 327/0 مشخص گرديده است. شبيه‌سازي CFD 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، براي حل هم‌زمان معادلات فشار و سرعت از الگوريتم SIMPLE و براي گسسته‌سازي ترم‌هاي جابجايي معادله مومنتوم از روش QUICK استفاده شده است. هم¬چنين براي شبيه سازي ميدان مغناطيسي از نرم¬افزار انسيس مكسول استفاده شده است. بعد از اعتبارسنجي متوسط خطايي در حدود 15 درصد براي راندمان مشاهده شده است. در بررسي تأثير شرايط عملياتي، سيستم در سرعت‌هاي ورودي تا m3/hr 120 و كسرهاي جرمي جامد ورودي تا 02/0 مورد مطالعه 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. به دليل نياز ساختار مغناطيسي به نيروي محركه مغناطيسي(MMF) زياد، ايجاد چگالي شار مورد نياز در فاصله هوايي 10 سانتي¬متر، مستلزم صرف هزينه و حجم زياد بود كه عملا اين فضا در سيكلون موجود محيا نبود. از اين رو در اين مطالعه، هم آهنرباي دائمي و هم آهنرباي الكتريكي در شبيه¬سازي¬ها مورد مطالعه قرار گرفت و در عمل به منظور كاهش هزينه و فضاي مورد نياز جهت المان¬هاي مغناطيسي، از آهنرباي دائمي استفاده شد. آزمايشات مربوط به ميدان مغناطيسي در سه بخش انجام شد. بخش اول با دو آهنربا، هر كدام با چگالي شار 3/0 تسلا كه روبه روي هم قرار گرفته بودند و به صورت ثابت بر بدنه جداكننده قرار داشتند. در بخش دوم نيز همانند بخش اول ولي با اين تفاوت كه دو آهنربا در هر دقيقه، يك بار باز و بسته مي شدند. در بخش سوم از چهار آهنربا استفاده شد به صورتي كه دو به دو بر روي هم قرار گرفته بودند و چگالي ميدان هر جفت در اين حالت 4/0 تسلا بود. نتايج نشان داد كه ميدان مغناطيسي در بخش اول باعث كاهش شديد راندمان، در بخش دوم حدود 1 درصد و در بخش سوم تا 5/1 درصد باعث افزايش راندمان شده است. اين در حالي است كه افزايش راندمان تا حدود 2/3 درصد در حالت شبيه سازي مشاهده گرديد.

191195

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر فريد توتونچيان

مدل سازي، شبيه سازي و كنترل فرايند

دكتر منصور شيرواني - دكتر سيد حسن هاشم آبادي