Filtre ünitelerinde yangına sebep olan partikülleri ayrıştıran eşeksenel siklon separatör tasarımı, analizi ve olası iyileştirme olanaklarının irdelenmesi
Design and analysis of coaxial cyclone separator which is intended for separation of fire causing big particles in dust collectors and evaluation of the improvement possibilities
Yazar: BİLGİN MALGİL
Danışman: DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı-Akışkan Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Kaynak ve CNC lazer ve plazma kesme tezgahlarında operasyonlarında, partikül sayısı olarak çoğunluğu mikron altı partiküller çalışma ortamına yayılmaktadır. Bu prosesler ihtiva ettikleri yüksek sıcaklık nedeniyle oluşan emisyonlar ısınan hava ile yükselerek çalışan nefes alma bölgesine girmektedirler. Bu nedenle emisyonların çıktıkları yere yakın bir yerden tozsuzlaştırma ekipmanları vasıtasıyla emilerek uzaklaştırılmalıdır. Bu emiş sırasında, mikron altı partiküllerle birlikte büyük ve yüksek sıcaklığa sahip çapaklar da emiş hattına girebilmektedir. Bu durum filtre ünitelerinde ciddi yangın riskleri yaratmaktadır. 
Eşeksenel düz alımlı siklonlar, endüstride yangın güvenliği için termal kesim ve kaynak uygulamaları için kıvılcım ayırıcı olarak kullanılmaktadır. Özellikle, düşük basınç kayıpları ile kompakt bir yapıya sahip yeni bir eşeksenel siklon türü geliştirilmiştir. Bu yeni tip eşeksenel siklon girdap üretimi için klasik siklonlarda bulunan teğetsel giriş yerine sabit kanatlar kullanmaktadır ve girdap üretici bölüm klasik eşeksenel ters akımlı siklonlara göre daha uzundur. Ayrıca separasyon odası bölgesi ise daha kısadır.
Bu tez kapsamında; yeni tür eşeksenel düz akımlı eşeksenel siklon tasarlanmış ve çapak separatörü olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır.
HAD analizleri sonuçlara göre; üç yeni koaksiyel siklon daha tasarlanmıştır. Bu yeni eşeksenel siklon tasarımlarıyla basınç kayıpları azaltılmaya, separasyon verimleri yükseltilmeye ve duvar-partikül etkileşiminin siklon partikül ayrıştırma verimi üstündeki etkisi azaltılmaya çalışılmıştır. Ayrıca, geliştirilen yeni tasarımlar üzerinde yapılan HAD analizleri ile kanat çıkış açısının, ayrıştırma odası hacminin ve toz çıkış borusu ile separasyon odası bağlantı şeklinin basınç kaybı ve ayrıştırma verimleri üzerindeki etkisi hakkında bilgi edinilmiştir.

Abstract:
In welding and CNC laser and plasma cutting machines the majority of the particles generated are sub-micron.  Due to the high thermal loads, generated emissions enter the breathing zone of workers due to buoyancy effects. For adequate protection, emissions must be extracted by the dedusting equipment.  During extraction, hot burrs and sparks with the main emission can enter the suction line. In this case, there is a serious risk of fire in the dedusting equipment. 
Coaxial uniflow cyclones have been used in industry as spark separators for thermal cutting and welding applications for fire safety. In particular, a new type of coaxial cyclone has been developed which has a compact structure with low pressure losses. This new type of coaxial cyclone uses fixed blades for swirl generation, and the vortex generating section is longer than conventional coaxial cyclones. Conversely, separation chamber length is smaller.
Within this thesis; a new type uniflow coaxial cyclone has been designed and the usability as a spark separator has been investigated.
According to initial results; three new coaxial cyclones are further designed.  CFD analyses are conducted to these  cyclones in order to obtain design clues for improved performance. The aim is to decrease pressure losses, improve particle separation efficiency and lower the effect of  particle-wall interaction on the particle separation efficiency characteristics. Moreover, the effect of the blade angles, separation chamber volume and dust outlet connection design on the particle separation efficiency and pressure losses are investigated.