شبیه‌سازی عددی عملکرد سایکلون گاز - جامد در دماهای بالا

Abstract

بر خلاف هندسه‌ ساده‌ی سایکلون‌ها، جریان درون آن‌ها بسیار پیچیده است. یکی از عواملی که این پیچیدگی را چند برابر می‌کند، تغییر درافت فشار جریان و راندمان جمع‌آوری ذرات جامد بر اثر تغییر دمای کاری آن است. دمای سیال یکی از پارامترهای تاثیرگذار بر رفتار جریان است. تغییر دمای سیال موجب تغییر خواص ترموفیزیکی و درنتیجه تغییر در الگوهای جریانی آن می‌شود. در این مقاله، اثر دمای سیال ورودی بر دو مشخصه‌ عملکردی مهم سایکلون استیرماند راندمان بالا، افت فشار و راندمان جداسازی، با استفاده از اصول دینامیک سیالات محاسباتی موردمطالعه قرار گرفته است. جریان دوفازی درون سایکلون با رویکرد اویلری – لاگرانژی مدل‌سازی شد. شبیه‌سازی در محدوده‌ی دمایی 700-293 کلوین و در چهار سرعت ورودی مختلف با استفاده از روش حجم محدود به کمک مدل تلاطمی تنش رینولدز در شرایط نا پایا انجام شد. بررسی نتایج نشان می‌دهد که با افزایش دما، میزان چرخش ذرات و جریان در بدنه‌ی سایکلون کاهش‌یافته و درنتیجه، راندمان و افت فشار کاهش می یابند. به ازای هر 100 کلوین افزایش دما، بین 14% تا 16% کاهش افت فشار در دبی‌های مختلف مشاهده می‌شود. همچنین راندمان جمع‌آوری ذرات هم بین بیشینه و کمینه‌ی دما، حداکثر 64/4% کاهش می‌یابد.