بخشی از مقاله
چکیده
دراین پژوهش بهترین روش ها برای مدلسازی عددی جریان سیال گازی و ذرات جامد، با انجام روش لاگرانژ-اولر بررسی شده اند .
بر اساس نتایج خروجی بازده جداسازی سیکلون محاسبه شده و جهت صحت مدل ارائه شده با مقادیر تجربی مقایسه شده است.نمودارهای سرعت محوری ، مماسی و فشار استاتیک نیز رسم شده است.نتایج نشان می دهد که دینامیک سیالات محاسباتی می تواند به خوبی رفتار فاز گاز- جامد را در سیکلون نشان دهد و برای پیش بینی بازده جداسازی به کار رود.
-1مقدمه
سیکلون ها به طور گسترده در صنعت جهت کنترل آلودگی هوا و جداسازی ذرات جامد از گاز مورد استفاده قرار گرفته اند.ساده بودن روش ساخت،هزینه های عملیاتی پایین و انعطاف پذیری در تحمل شرایط سخت ،سیکلونها را به عنوان یکی از مهم ترین تجهیزات جداسازی جامد از گاز تبدیل کرده است
با وجود اینکه سیکلون ها دارای شکل هندسی ساده ای هستند ولی مطالعات نشان داده که جریان چرخشی ایجاد شده در این تجهیزات کاملا پیچیده میباشد
در سیکلون ها یک جریان چرخشی درهم برای جداسازی ذرات با دانسیته متفاوت استفاده میشود.ورودی مماسی،یک جریان چرخشی را به گاز تحمیل کرده و سبب می شود تا ذرات جامد به سمت پایین سیکلون حرکت کرده و از دیواره پایینی سیکلون خارج شوند،و گاز تصفیه شده از لوله بالایی سیکلون را ترک میکند
چرخش و میزان درهم بودن ،دو فرایند رقابتی در جداسازی محسوب می شوند .جریان چرخشی نیروی سانتریفیوژی را به ذرات جامد تحمیل میکند،که نیروی محرکه جداسازی است و میزان درهم بودن ذرات جامد را پراکنده کرده و احتمال فرار ذرات را به همراه فاز گاز افزایش میدهد. هر دو فرایند به سایز ذرات و شرایط سیال در سیکلون بستگی دارد
شکل -1خطوط جریان در سیکلون
در چندین دهه اخیر مطالعات تجربی زیادی برای پیش بینی عملکرد سیکلون های صنعتی انجام شده است ، اما نتوانسته اند بازده مطلوب را در مقیاس های صنعتی به دست آورند.زیرا رژیم جریان در سیکلون های صنعتی درهم است ،در حالی که در نمونه های آزمایشگاهی رژیم جریان گذرا است.
دو عامل مهم که در تعیین عملکرد سیکلون در نمونه های آزمایشگاهی نادیده گرفته می شوند ناپایداری و وجود تقارن در سیکلون است.فرایندهای زیادی مثل اغتشاش ،جریان معکوس وچرخش در سیکلون روی میدهند که مدل های تجربی این فرایند ها را شامل نخواهند شد.دینامیک سیالات محاسباتی - - CFD می تواند با دقت خوبی جهت تحلیل رفتار هیدرودینامیکی سیکلونها به کار رود
انتخاب مدل مناسب و روش های عددی جهت دستیابی به نتایج دقیق امری ضروری است.در این پژوهش با شبیه سازی یک سیکلون با ورودی مماسی در نرم افزار Fluent 14 ، مناسب ترین روش حل مورد بررسی قرار گرفته است.برای تعیین میزان دقت نتایج ،بازده سیکلون برای قطر های مختلف با مقادیر تجربی مقایسه شده است.
