Eksenel siklon ayırıcıların performans parametrelerinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of performance parameters in axial cyclone separator
Yazar: EMRE ORUÇ
Danışman: PROF. DR. İRFAN KARAGÖZ
Bursa Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Akışkanlar dinamiğinin en önemli konularında biri de hiç kuşkusuz iki faza sahip olan akış modellerini incelemektir. Siklon ayırıcılar da genel olarak iki fazlı akışa sahip yapılardır. Teorik olarak akış parametrelerini belirlemek çok uzun ve çok fazla hesaplama gerektirse de bilgisayarların gelişmesi ile CFD temelli çözümler ile analizler çok daha kolay, hızlı ve kabul edilebilir hatalar ile sonuçlar vermektedir.
Yaptığımız bu çalışmada da eksenel bir siklon ayırıcının performans parametreleri CFD temelli ticari bir yazılım olan ANSYS Fluent ile incelenmiştir. Bir, iki ve üç tur spiral sayısına sahip olan üç farklı eksenel siklon ayrıcının farklı giriş hızlarında, partikül toplama verimi ve basınç kayıpları üzerine etkileri analiz edilmiştir. Yapılan analizler tek fazlı ve iki fazlı olarak gerçekleştirilmiştir ve türbülans modeli olarak Reynold Stress Model (RSM) kullanılmıştır. Farklı helis açısına sahip siklon modelleri tasarlanmış ve incelenmiştir.
Analiz sonuçlarına göre eksenel siklon ayrıcı içerisine giren akışkanın hızının ve helis açılarının siklon ayrıcının toplama verimi ve basınç kayıpları üzerine çok büyük ölçüde etkisi olduğu sonucuna varılmıştır. Ayrıca 0,1 µm den 10 µm ye kadar olan partikül boyutları için de bu durumlar gözlemlenmiş, sonuçlar eşdeğer boyutta teğetsel siklonlarla mukayese edilmiştir. Yapılan bu çalışma optimum eksenel siklon ayrıcı çeşidini saptamak için yardımcı olabilecek niteliktedir.

Abstract:
One of the most important issues in fluid dynamics is undoubtedly to examine flow models that have two phases. Cyclone separators are generally structures with two phases. Although theoretically determining flow parameters is very long and requires a lot of calculation, with the development of computers, analysis with CFD based solutions gives results with much easier, faster and acceptable errors.
In this study, the performance parameters of an axial cyclone separator were examined with ANSYS Fluent 19.1, a commercial software based on CFD. The effects of three different axial cyclone separators having one, two and three rounds of spiral numbers on particle collection efficiency and pressure losses at different inlet velocities were analyzed. The analyzes were carried out as single-phase and two-phase and Reynold Stress Model (RSM) was used as the turbulence model. Cyclone models with different helix angles have been designed and studied.
According to the results of the analysis, it has been concluded that the velocity and helix angles of the fluid entering the axial cyclone separator have a great influence on the collection efficiency and pressure losses of the cyclone separator. In addition, for the particle from 0.1 µm to 10 µm, these conditions have been observed, the results are compared with equivalent tangential cyclones. This study can help to determine the optimum axial cyclone separator type.