Siklonlardaki farklı giriş paletlerinin akış özellikleri ve performans üzerindeki etkileri
Effects of different inlet vanes on flow and performance in cyclones
Yazar: AYKUT KARADENİZ
Danışman: DOÇ. DR. SELAMİ DEMİR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Çalışmada siklonlara monte edilen farklı açı ve uzunluklardaki helezonik tavan yapılarının, klasik tasarımlara kıyasla performansı nasıl etkilediği araştırılmıştır. Klasik tasarıma örnek olarak Stairmand yüksek verimli siklon geometrisi de dahil olmak üzere sekiz farklı siklon tasarımı seçilmiştir. Çalışmalar, Yıldız Teknik Üniversitesi Çevre Mühendisliği bünyesinde kurulmuş olan özel laboratuvar düzeneğinde deneysel olarak gerçekleştirilmiştir. Atık gazın içerisindeki partiküler madde olarak uçucu kül kullanılmıştır. Performansı oluşturan temel iki parametre olduğu için, deneyler hem basınç kaybı hem partikül tutma verimi cinsinden yürütülmüştür. Sonrasında ise bilgisayar yardımıyla hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) model çalışmaları yapılmıştır. Model kurulumunda, elde edilen deneysel sonuçlar kalibrasyon amacıyla kullanılmıştır. 
Elde edilen sonuçlara göre palet (helezonik tavan) yapısı genel performansı iyileştirici yönde etkiye sahiptir. Partikül tutma verimi açısından incelendiğinde, klasik tasarıma göre helezonik tavanlı tasarımda daha düşük tutma verimleri görmek mümkündür. Ancak basınç kaybı cinsinden değerlendirildiğinde helezonik tavanın olumlu etkisi ortaya çıkmaktadır. Tüm siklonlar için performansın genel olarak değerlendirildiği maliyet analizleri yapılmış ve helezonik tavanın iyileştirici etkisi açıkça ortaya konmuştur. 
Model sonuçları incelendiğinde, deneysel verilerle oldukça yüksek uyumluluğa sahip olduğu görülmektedir. Genel olarak düşük hata payı ile model sonuçları, deneysel verileri iyi düzeyde temsil etmektedir. Bu durumda modelin iyi kalibre edilmiş olması da etken rol oynamaktadır. Sonuçlara göre siklon performans araştırmalarında HAD modellerinin kullanımı uygundur.

Anahtar Kelimeler: Siklon, palet yapısı, basınç kaybı, tutma verimi, HAD

Abstract:
In this study, it was investigated how the helical roof structures of different angles and lengths mounted on cyclones affect their performance compared to classical designs. Eigth different cyclone design, including Stairmand high efficiency cyclone, have been selected as classical design. The studies were carried out experimentally at Yıldız Technical University Environmental Engineering laboratories. Fly ash was used as the particulate matter in the waste gas. The experiments were conducted in terms of both parameters that pressure drop and particle collection efficiency. These parameters are the main components of cyclone performance. Afterwards, computational fluid dynamics (CFD) model studies were performed with the computer. In the model setup, the previously obtained experimental results were used for calibration.
According to the results obtained, the helical roof structure has a curative effect on overall performance. When it is examined in terms of particle collection efficiency, it is possible to see lower collection efficiencies in helical roof design compared to classical design. However, in terms of pressure drop, helical part has clearly positive effect. For all cyclones, cost analysis were performed to evaluate performance. In results of these analysis, the improving effect of the helical roof structure was clearly demonstrated.
When the model results are examined, it is obviously seen that the results have very high compatibility with experimental data. The model results represent experimental data with low margin of error. In this case, the well-calibrated model also plays an important role. According to the results, CFD models are suitable for cyclone performance researches.

Keywords: Cyclone, helical roof, pressure drop, collection efficiency, CFD