Siklon çıkış boru çapının siklon verimliliğine etkisinin sayısal ve deneysel olarak incelenmesi
Numerical and experimental study of the effect of cyclone's outlet pipe diameter on the cyclone efficiency
Yazar: HALİL İBRAHİM EROL
Danışman: DOÇ. DR. OĞUZ TURGUT
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, endüstride yaygın olarak kullanılan katı-gaz ayırıcı siklonların çıkış çapının, siklon tasarım kriteri olan basınç düşümü ve toz tutma verimi üzerine etkileri deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal çalışma ANSYS Fluent 15.0 paket programı kullanılarak sıkıştırılamaz türbülanslı akış şartlarında üç boyutlu olarak gerçekleştirilmiştir. Çift fazlı yapılan çözümde gaz fazı için Navier-Stokes denklemleri, katı partiküller için Lagrangian yöntemi kullanılmıştır. Türbülans modeli olarak Reynolds stress modeli seçilmiştir. Çalışma gövde çapı 700 mm olan iki farklı siklon için gerçekleştirilmiştir. Bu siklonlardan ilki çıkış çapı 350 mm olan Stairmand siklonu ve ikincisi ise çıkış çapı 280 mm olarak değiştirilmiş siklondur. Çalışma teğetsel girişli siklonda, kesit boyunca ölçülen beş farklı giriş hız değerleri için iki farklı çıkış çaplı siklonda yapılmıştır. Deneysel ve sayısal çalışmadaki toplam basınç farkı değerleri hesaplanmıştır. Ayrıca, giriş hızı 16,5 m/s olan siklona gönderilen talaş külü için deneysel ve sayısal analizler yapılmıştır. Deneysel çalışmadaki partikül büyüklük değerleri sayısal çalışmadaki sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Sonuçların birbiri ile uyum içerisinde olduğu görülmüştür. Çıkış çapının 350 mm'den 280 mm'ye değişmesi durumunda siklondaki toplam basınç kaybının deneysel çalışmada %82,18, sayısal çalışmada %88,07 artış gösterdiği ve partikül tutma veriminin 9 mikrona kadar deneysel çalışmada %23,15, sayısal çalışmada %22,08 arttığı gözlenmiştir.

Abstract:
In this study, the effects of the outlet pipe diameter of the solid gas separator cyclones, which are widely used in the industry, have been studied both experimentally and numerically over pressure drop and dust collection efficiency, which are the cyclone design criteria. The three-dimensional numerical study was carried out by using ANSYS Fluent 15.0 software package under incompressible turbulent flow conditions. In the dual phase, the Navier-Stokes equations for the gas phase and the Lagrangian method for the solid particles were used. Reynolds stress model was chosen as the turbulence model. The study was implemented for two different cyclones with a cyclone diameter of 700 mm. One of these Stairmand cyclones had the outlet pipe diameter of 350 mm and the other was modified to outlet pipe diameter of 280 mm. The study was carried out on a tangential inlet cyclones over two different outlet pipe diameter cyclones for five different inlet velocity values measured along the cross section. The total pressure difference values in the experimental and numerical study were calculated. In addition, both experimental and numerical analyses were also done on the sawdust ash sent to the cyclone with an inlet velocity of 16.5 m/s. The particle size values of experimental study were compared with the results of numerical study. The results were found to be consistent with each other. It was also observed that when the outlet pipe diameter of the cyclone changed from 350 mm to 280 mm, the total pressure drop in the cyclone increased by 82.18% in the experimental study, 88.07% in the numerical study and the particle collection efficiency also showed an increase of 23.15% in the experimental study and 22.08% in the numerical study up to nine microns.