14973

14973

مطالعه تجربي و شبيه‌سازي CFD سيكلون‌هاي مارپيچ چند كاناله براي جداسازي ذرات مايع از گاز

كارشناسي ارشد

طراحي، شبيه‌سازي و كنترل فرآيندها

آبان ماه 1394

آبان ماه 1394

دكتر سيد حسن هاشم آبادي - دكتر منصور شيرواني

شيمي

چكيده در اين پايان¬نامه با استفاده از شبيه‌سازي CFDكاركرد سيكلون‌هاي مارپيچ چند كاناله براي جداسازي قطرات مايع با قطر كمتر از 10 ميكرون مورد بررسي قرار گرفته است. براي اعتبارسنجي نتايج شبيه‌سازي، سامانهِ آزمايشي مطابق با هندسه و شرايط شبيه‌سازي طراحي و ساخته شده است. ميانگين ميزان خطاي داده‌هاي شبيه‌سازي و آزمايشگاهي براي راندمان جداسازي و افت فشار به ترتيب 11/9% و 38/1% مي‌باشد. از اصلاحات انجام شده بر روي هندسه اين نوع جداكننده نسبت به تحقيقات پيشين مي¬توان به ايجاد ناحيه مخروطي در انتهاي كانال¬ها، تغيير سطح مقطع كانال¬ها و تعيين محل دقيق قرار-گيري پره¬هاي نگهدارنه اشاره كرد. به منظور شبيه‌سازي جريان اغتشاشي سيستم، از مدل آشفتگي RSM و نيز از ديدگاه اولرين-اولرين به عنوان مدل دوفازي استفاده شده است. گسسته‌سازي ترم‌هاي جابجايي معادله‌ي ممنتوم به كمك روش آپويند درجه دوم و كوپل كردن معادله ممنتوم و پيوستگي با روش سيمپل صورت گرفته است. نتايج تجربي و شبيه¬سازي هر دو نشان داد كه افزايش سرعت هواي ورودي تا m/s 15 تأثير قابل توجهي در راندمان جداسازي دارد ولي بالاتر از آن تأثير بسزايي نخواهد داشت. راندمان جداسازي براي قطرات بزرگ‌تر از 6 ميكرون بالاي 99% مي‌باشد كه اين مقدار به شدت به دو خصوصيت فيزيكي ذرات يعني كشش سطحي و دانسيته وابسته است. پارامتر اثر گذار ديگر بر راندمان جداسازي، بار ذرات جامد و قطرات مايع بود؛ كه افزايش اين پارمتر از 0001/0 به 01/0 باعث كاهش 4/8% راندمان مي¬شود. همچنين استفاده از سامانه اسكرابر تر پيشنهاد شده در اين تحقيق راندمان جداسازي را به ميزان 8% افزايش مي¬دهد. متوسط خطا در اين بخش 4/6% مي¬باشد. با بررسي¬هاي انجام شده در اين تحقيق علت افزايش راندمان در اين نوع جداكننده¬ها نسبت به سيكلون¬هاي معمولي كه در صنعت مورد استفاده قرار مي¬گيرد، كاهش نيروي كوريوليس و افزايش نيروي گريز از مركز در نظر گرفته شده است. واژه‌هاي كليدي: سيكلون مارپيچ چندكاناله، ديناميك سيالات محاسباتي (CFD)، جداسازي گاز-مايع، راندمان جداسازي، مطالعات آزمايشگاهي