مقایسه‌ و تحلیل نتایج تجربی و عددی جداسازی جریان گاز-مایع در جداساز سیکلونی جریان محوری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

عملکرد جداساز سیکلونی جریان محوری I-Sep، برای جداسازی جریان گاز-مایع آب و هوا بررسی شده است. نتایج تجربی موجود که با همکاری شرکت کالتک انگلستان در دانشگاه کرانفیلد به دست آمده است با نتایج عددی در کسر‌های حجمی و شرایط مختلف ورودی جریان، مقایسه شده‌اند. با انجام تحلیل حساسیت شبیه‌‌سازی به اندازه قطر قطره، مشخص گردید که با افزایش اندازه قطر قطره، بازدهی جداسازی افزایش و افت فشار کاهش می‌‌یابد. شبیه‌‌سازی دو کسر حجمی گاز ورودی 90% و %5/97 مبتنی بر استفاده از مدل اویلری با قطر قطره 10 میکرون و مدل تنش‌های رینولدز انجام شده است. نتایج شبیه‌‌سازی برای بازدهی جداسازی و افت فشار با نتایج تجربی هم‌خوانی قابل قبولی را نشان داده است. نتایج تجربی و شبیه‌‌سازی نشان می‌‌دهند که با افزایش دبی ورودی جریان، بازدهی جداسازی برای کسر حجمی %5/97 دارای مقدار بهینه 88% برای دبی جرمی ورودی 799/0 کیلوگرم بر ثانیه است. برای کسر حجمی 90% دو نقطه بیشینه بازدهی و یک نقطه کمینه مشاهده می‌‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]     Stone A., Oil/Water Separation in a Novel Cyclone Separator, PhD Thesis, School of Mechanical Engineering, Cranfield University, 2007.
[2]     Gauthier T., Briens C., Bergougnou M. and Galtier P.; Uniflow Cyclone Efficiency Study, Powder Technology, Vol. 62, pp. 217-225, 1990.
[3]     White T., Investigating Gas/Solid Separation Using a Novel Compact Inline Separator, PhD Thesis, School of Mechanical Engineering, Cranfield University, 1999.
[4]     Dickson P., Gas Liquid Separation within a Novel Axial Flow Cyclone Separator, PhD Thesis, School of Mechanical Engineering, Cranfield University, 1998.
[5]     Allstaff E. J., Gas-Liquid Separation in an I-Sep Cyclone, PhD Thesis, School of Mechanical Engineering, Cranfield University, 2002.
[6]     Gronald G., Derksen J., Simulating Turbulent Swirling Flow in a Gas Cyclone: a Comparison of Various Modeling Approaches, Powder Technology, Vol. 205, No. 1, pp. 160-171, 2011.
[7]     Ghasemi A., Shams M., Heyhat M., Modelling Gas-Liquid Cyclone Separator and Optimizing the Effective Geometerical Parameters, Mechaniclal Engineering Moddares, Vol. 15, No. 4, pp. 67-75, 2015. (in Persianفارسی )
[8]     Slack M., Prasad R., Bakker A., Boysan F., Advances in Cyclone Modelling Using Unstructured Grids, Chemical Engineering Research and Design, Vol. 78, No. 8, pp. 1098-1104, 2000.
[9]     Matsuzaki K., Ushijima H., Munekata Ohba H., Numerical Study on Particle Motions in Swirling Flows in a Cyclone Separator, Journal of Thermal Science, Vol. 15, No. 2, pp. 181-185, 2006.
[10] Elsayed K., Lacor C., The Effect of Cyclone Inlet Dimensions on the Flow Pattern and Performance, Applied Mathematical Modelling, Vol. 35, No. 4, pp. 1952-1968, 2011.
[11] Mokni I., Dhaouadi H., Mhiri H. and Bournot P., CFD Comparative Investigation of the Performances of Reverse Flow and Uni-Flow Hydrocyclones in the Enrichment of the Phosphate Pulp, International Journal of Chemical Reactor Engineering, 7 (1), 2009.
[12] Mokni I., Dhaouadi H., Bournot P. and Mhiri H., Numerical Investigation of the Effect of the Cylindrical Height on Separation Performances of Uniflow Hydrocyclone, Chemical Engineering Science, 122, 500-513, 2015.
[13] Noroozi S., Hashemabadi S., Chamkha A., Numerical Analysis of Drops Coalescence and Breakage Effects on De-Oiling Hydrocyclone Performance, Separation Science and Technology, Vol. 48, No. 7, pp. 991-1002, 2013.             
[14] Gao X., Chen J., Feng J., Peng X., Numerical and Experimental Investigations of the Effects of the Breakup of Oil Droplets on the Performance of Oil–Gas Cyclone Separators in Oil-Injected Compressor Systems, International Journal of Refrigeration, Vol. 36, No. 7, pp. 1894-1904, 2013.
Colombo M., Cammi A., Guedon G. R., Inzoli F., Ricotti M. E., CFD study of an air-water flow inside helically coiled pipes, Progress in Nuclear Energy, Vol. 85, pp. 462-472, 2015.