بررسی تجربی تاثیر افزودن پرهراهنما به گرداب‌یاب بر افت فشار و راندمان آیروسیکلون

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان

2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان

چکیده

از جدا کننده های آیروسیکلون در صنعت برای جدا سازی ذرات جامد از فاز گاز استفاده می شود. علت جدایش ذرات در جدا کننده های سیکلون، جریان درهم چرخشی قوی و اینرسی ذرات می باشد. پارامترهای مهم برای طراحی سیکلون، راندمان و افت فشار می باشند. از آنجا که هندسه ی سیکلون به شدت بر روی راندمان و افت فشار تاثیر می گذارد، در این پژوهش با تغییر در هندسه گرداب یاب سیکلون و ساخت مدل های جدید، راندمان و افت فشار به صورت تجربی برای سیکلونها با گرداب یاب های مختلف اندازه گیری شده است. سیکلون برمبنای طرح معمول استیرمند با بازده زیاد طراحی و ساخته شده است. برای هدایت مناسب جریان به داخل سیکلون، پره هایی با زاویه ی 10 و 20 درجه نسبت به افق بر روی گرداب یاب سیکلون استیرمند قرار داده شد. افت فشار در سرعتهای مختلف ورودی جریان و راندمان جداسازی ذرات بصورت آزمایشگاهی به دست آمدو برای حالتهای مختلف مقایسه گردید. نتایج تجربی نشان می دهند که با نصب پره های راهنما با پره راهنمای 20 درجه نسبت به افق روی گرداب یاب، افت فشار به طور متوسط در سرعت های 10 الی 20 متر بر ثانیه نسبت به سیکلون معمول 58 درصد کاهش یافته است و راندمان 2.3 درصد افزایش یافته است.

کلیدواژه‌ها


[1] جعفری فشارکی پ (1388) آشنایی با طراحی سیستم‌های تهویه صنعتی و تصفیه کننده‌های هوا. انتشارات فن آوران، تهران.
[2] Altmeyer S, Altmeyer Mathieu V, Jullemier V, Contal P, Midoux N, Rode S, Leclerc JP (2004) Comparison of different modelsof cyclone prediction performance for various operating conditions using a general software. Chem Eng Process 43(4): 511-522.
[3] Slack M, Prasad RO, Bakker A, Boysan F (2000) Advances in cyclone modeling using unstructured grids. Trans IChemE 78(Part A): 1098-1104.
[4]  Hoffmann AC, Stein LE, Bradshaw P (2003) Gas cyclones and swirl tubes: principles, design and operation. Appl Mech Rev 56(2): B28-B29.
[5]  Bernardo S, Mori M, Peres AP, Dionı´sio RP (2006) 3-D computational fluid dynamics for gas and gas-particle flows in a cyclone with different inlet section angles. Powder Technol 162: 190-200.
[6] Safikhani H, Shams M, Dashti S (2011) Numerical simulation of square cyclones in small sizes. Adv Powder Technol 22: 359-365.
[7] Qiu Y, Deng B, Nyung Kim C (2012) Numerical study of the flow field and separation efficiency of a divergent cyclone. Powder Technol 217: 231-237.
[8]  Zhao B, Su Y, Zhang J (2006) Simulation of gas flow pattern and separation efficiency in cyclone with conventional single and spiral double inlet configuration. Chem Eng Res Des 84: 1158-1165.
[9] Zhou F, Sun G, Han X, Zhang Y, Bi W (2018) Experimental and CFD study on effects of spiral guide vanes on cyclone performance. Adv Powder Technol 29(12): 3394-3403.
[10] Karagoz I, Avci A, Surmen A, Sendogan O (2013) Design and performance evaluation of a new cyclone separator. J AEROSOL SCI 59: 57-64.
[11] Qiang L, Qinggong W, Weiwei X, Zilin Z, Konghao Zh (2020) Experimental and computational analysis of a cyclone separator with a novel vortex finder. Powder Technol 360: 398-410.
[12] اسماعیلی م (1379) تعیین بازده سیکلون با جریان برگشتی و هوای فشرده در اشل نیمه صنعتی و آزمایشگاهی. دانشکده مهندسی شیمی. دانشگاه علم و صنعت ایران.
[13] پرواز ف، رفعی ر و طالبی ف (1397) بررسی اثرات تغییر قطر لوله خروجی آئروسیکلون برعملکرد آن در جریان دو فازی گاز و قطره. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز 53-45 :(2)48.
[14] Vahedi SM, Parvaz F, Rafee R, Khandan Bakavoli M )2018) Computational fluid dynamics simulation of the flow patterns and performance of conventional and dual-cone gas-particle cyclones. Journal of Heat and Mass Transfer Research 5(1): 27-38.
[15] Zhou LX, Li RX, Qiu Hung XQ (1990) A new technology to reduce the pressure drop of a cyclone separator. The Second Word Congress of particle Technology, Kyto, Japan.
[16] Fayed M, Otten L (2013) Handbook of powder science & technology. Springer Science & Business Media.
[17] Towler G, Sinnott R (2012) Chemical engineering design: Principles, practice and economics of plant and process design. Elsevier.
[18] Gerhart PM, Gerhart AL, Hochstein JI (2018) Munson, Young and Okiishi's fundamentals of fluid mechanics. 8th edn. John Wiley & Sons.
[19] Holman, JP (2001) Experimental methods for engineers. 7th edn. MCGrraw Hill, Singapore.
[20] اخباری‌فر س (1388) جداسازی غبار بوسیله سیکلون جریان برگشتی و جت پرتاب‌کننده ذرات. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه علم و صنعت، تهران.