16406

16406

شبيه سازي CFD و مطالعه تجربي راندمان عملكرد و افت فشار جداكننده گاز-ذره مارپيچي

كارشناسي ارشد

طراحي، شبيه سازي و كنترل فرآيندها

آذر 1392

منصور شيرواني و سيدحسن هاشم آبادي

مهندسي شيمي

در اين پژوهش به شبيه سازي CFD و مطالعه تجربي يك جداكننده مارپيچي گاز- ذره جديد به منظور دستيابي به رفتار هيدروديناميكي جريان و در نتيجه ارزيابي راندمان جداسازي و افت فشار آن در جريان دو فازي همراه با ذره پرداخته شده است. به منظور شبيه سازي اغتشاشات، از مدل توربولنسي تنش رينولدز RSM به عنوان يك مدل بهينه از نظر دقت و سرعت و براي جريان چندفازي از ديدگاه اولرين - اولرين استفاده شده است. همچنين براي انفصال سازي ترمهاي جابجايي معادله ممنتوم از روش QUICK و به منظور كوپل كردن معادله ممنتوم و پيوستگي از روش PISO استفاده شده است. براي اعتبارسنجي نتايج شبيه سازي سامانه آزمايشگاهي مناسبي طراحي و ساخته شد، مقايسه افت فشار و راندمان حاصل از شبيه سازي با داده‌هاي آزمايشگاهي گزارش‌شده، انطباق خوبي را نشان مي‌دهد. همچنين حالات متنوع اين جداكننده يا در واقع تغليظ كننده مانند اثر تغيير سرعت ورودي، ميزان بار ذرات جامد در جريان گاز ورودي، اندازه ذرات جامد و استفاده از سايرمدل هاي اغتشاش، بعلت نوآوري در طراحي، بررسي شده است كه نتايج بيانگر اين است كه راندمان جداسازي اين دستگاه براي ذرات با اندازه 8ميكرون به بالا 100% است و با افزايش مقدار ذرات ورودي بميزان 2برابر راندمان حدود 30% افزايش مي‌يابد ولي زيادشدن دبي هواي ورودي همواره اثر مثبتي بر راندمان ندارد.در مورد افت فشار هم با افزايش دبي هواي ورودي، افزايش مي يابد و با كوچكترشدن سايز ذرات از 20تا5 ميكرون افت فشار 10% زياد مي‌شود و افت فشار نسبت به افزايش بار ذرات ورودي بمقدار 300% بيش از 20% افزايش مي يابد. همچنين در اين پژوهش مقايسه اي بين اين نوع از جداكننده با جداكننده سيكلوني صورت پذيرفت كه نتايج نشان دهنده راندمان جداسازي بيشتر و افت فشار كمتر نسبت به جداكننده سيكلوني است. واژه‌هاي كليدي: غبارگير مارپيچي، ديناميك سيالات محاسباتي (CFD)، مدل توربولنسي تنش رينولدز (RSM ) ،جريان دوفازي.

1395/11/07

1/1/1900 12:00:00 AM

In present work, CFD simulation an​d experimental study of turbulent flow in new gas-particle helical separator to obtain the hydrodynamic behavior an​d its pressure drop has been studied. The Reynolds Stress Model (RSM) has been used as an optimize turbulent model for its accuracy also, Eulerian-Eulerian multiphase approach. Furthermore, QUICK method has been used for discretizing of convective momentum terms. In order to coupling the momentum an​d continuity equation PISO method has been implemented. To validate the results of simulation, appropriate experimental setup has been designed an​d built. Comparison between simulation an​d experimental efficiency an​d pressure drop results have been shown good an​d acceptable agreement. Finally influence of inlet velocity, inlet particle loads an​d particle sizes on cyclone performance an​d its pressure drop has been studied. results show that with increasing particle size an​d inlet air flow rate increase separation efficiency, but increasing inlet air flow not always a positive effect on efficiency. Pressure drop also increases the air flow an​d particle load, pressure drop compared to the increasing amount of particles increases. In this study, a comparison between this type of separator, cyclone separator was performed with the results of the separation efficiency an​d pressure drop is less than the cyclone separator. Keywords: Helical Separator, Computational Fluid Dynamics (CFD), Reynolds Stress Model (RSM), multiphase flow.