16135

16135

بررسي آزمايشگاهي و CFD تغليظ كننده غبار با كانال زيگزاگي

كارشناسي ارشد

طراحي شبيه‌سازي و كنترل فرآيندها

فروردين ماه 1395

فروردين ماه 1395

دكتر منصور شيرواني - دكتر محمدتقي صادقي

شيمي

چكيده سيكلون¬ها، جداكننده¬هايي مناسب از لحاظ هزينه مي¬باشند اما اين جداكننده¬ها در زمينه جداسازي ذرات ريز ناتوان هستند. به همين دليل همواره تلاش¬ها براي ايجاد دستگاه¬هاي نوين مشابه با سيكلون¬ها با هزينه نگه¬داري كم و بازده جداسازي مناسب در مورد ذرات ريز، بوده است. در اين پايان¬نامه به شبيه¬سازي CFD و مطالعه تجربي يك جداكننده زيگزاگي گاز- ذره جديد به منظور دستيابي به رفتار هيدروديناميكي جريان و در نتيجه ارزيابي بازده جداسازي و افت فشار آن در جريان دو فازي همراه با ذره پرداخته شده است. براي شبيه سازي از نرم افزار 16 FLUENT استفاده شده است. براي جريان چندفازي از مدل مخلوط و به منظور شبيه¬سازي اغتشاشات، از مدل توربولنسي Realizable k-ɛ به عنوان يك مدل بهينه از نظر دقت و سرعت استفاده شده است. همچنين براي انفصال¬سازي ترم¬هاي جابجايي معادله ممنتوم از روش كوئيك و به منظور كوپل كردن معادله ممنتوم و پيوستگي از روش سيمپل استفاده شده است. براي اعتبارسنجي نتايج شبيه¬سازي، سامانه آزمايشگاهي مناسبي طراحي و ساخته شد و سپس داده¬هاي آزمايشگاهي و شبيه¬سازي مورد مقايسه قرار گرفتند كه خطايي در حدود 2.8% براي بازده و 7.03% براي افت فشار را نشان مي¬دهند. عوامل موثر بر بازده مانند: دبي ورودي، اندازه ذرات جامـد، نسبت مكش و اندازه دهانه ورودي مورد مطالعه قرار گرفت و نتايج نشان داد كه اندازه ذرات بيشـترين و نسبت مكش كمترين اثر را در ميان عوامل مستقل بر بازده دارند. همچنـين اندازه دهانه ورودي بيشترين اثر و نسبت مكش كمترين اثر را در ميان عوامل مستقل بر افت فشار داشته¬است. با افزايش نسبت جدايش از 0.75 به 1.3 به طور متوسط ميزان بازده 8.11% و افت فشار به¬ميزان Pa 1.54 افزايش پيدا كرد. با افزايش اندازه دهانه از 60*85 به 80*85 بازده حدود 37.7% افزايش يافت و بازده ثانويه حدود 1.7 برابر بازده اوليه گرديد. همچنين اين تغيير موجب كاهش افت فشار به ميزان Pa 4.58 مي¬شود. افزايش اندازه ذرات از 6 ميكرون تا 11 ميكرون بازده را به ميزان 5.7% افزايش و همچنين افت فشار را به ميزان Pa3.46 كاهش داد. نتايج نشان داد كه با افزايش دبي ورودي ميزان بازده كاهش پيدا مي¬كند. به طور ميانگين با افزايش دبي ورودي از (m3/h) 90 به (m3/h) 150 بازده به ميزان 9.68% كاهش و ميزان افت فشار به طور متوسط به اندازه Pa 4 افزايش مي¬يابد. كلمات كليدي: تغليظ كننده زيگزاگي، جريان¬هاي دوفازي، ديناميك سيالات محاسباتي CFD

1395/09/24

Abstract Cyclones are appropriate separators in term of cost but in separation of fine particules are incapable. For this reason, reaserchers try to create new devices like cyclones with low maintenance costs an​d good separation efficiency of fine particles. In the present work, CFD simulation an​d experimental study of turbulent flow in a new zigzag channel concentrator in order to obtain the hydrodynamic behavior an​d its pressure drop has been studied. CFD simulation of zigzag channel concentrator by using Mixture model is done by the FLUENT software. The Realizable k-ɛ Model has been used as optimal Turbulence model in imulations (good speed an​d accuracy. Furthermore, QUICK method has been used for discretizing of convective momentum terms. In order to coupling the momentum an​d continuity equation SIMPLE method has been implemented.To validate the results of simulation, appropriate experimental setup has been designed an​d built. The CFD simulations predict excellently the experimental data with a maximum deviation of 2.8% for efficiency an​d 7.03% for pressure drop from the experimental data. various characteristics such as input flow rate, split ratio, the duct area size an​d solid particle has been investigated experimentally. Over the experimental analysis it was found that solid particle size has the largest effect on removal efficiency while duct area size affects pressure drop most. Also, split ratio has the least effect on pressure drop an​d efficiency. The results show By increasing the split ratio of 0.75 to 1.3 efficiency of separation improved to 8.11 precent an​d pressure dop increase to 1.54 Pa. increase in the duct area size of 60*85 (mm2) to 80*85 (mm2) Causes the efficiency to the 37.7% increase an​d pressure drop decrease to 4.58 Pa, Also with 1.83 times the particle size of 6 to 11 microns, increase 5.7% in the efficiency an​d decrease 3.46 Pa in the pressure drop. increase in the input flow rate of 90 (m3/h) to 150 (m3/h) Causes the efficiency to the 9.68% an​d pressure drop to the 4 Pa increase. Keywords: zigzag channel concentrator, multiphase flow, Computational Fluid Dynamics (CFD)