Siklonlarda iki fazlı ve girdaplı akışların parametrik incelenmesi ve siklon ayırıcıların geliştirilmesi
Parametric investigation of two phase swirling flows and development of cyclone separators
Yazar: FUAT TAN
Danışman: PROF. DR. İRFAN KARAGÖZ
Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Teğetsel girişli siklonlar = Tangential inlet cyclones

Özet:
Bu çalışmada; konvensiyonel siklonlardan farklı olarak konik kısmı çıkarılan ve yerine bir girdap durdurucunun konulduğu yeni bir siklon tasarımı incelenmiştir. Bu yeni tasa-rımlı siklon ile geometrik özelliklerin basınç kayıplarına ve toz tutma verimine etkileri incelenmiştir. Ayrıca belirli siklon giriş hızları için siklonun doğal vorteks uzunluğu tespit edilerek geometrik özelliklerdeki değişimlerin bu uzunluğa etkileri araştırılmıştır.

Siklon deney düzeneğinde siklon giriş kesiti ve hava kısılma vanası yardımıyla belirli siklon giriş hızları elde edilmiştir. Modüler yapıda olan siklonun geometrik özelliklerin-den; katı gövde yüksekliği, girdap durdurucu yüksekliği, baca çıkış çapı ve baca dalma derinliği değiştirilerek belirli giriş hızlarına karşılık gelen basınç kayıp değerleri ölçül-müştür. Bu basınç kayıp değerleri, siklonun giriş ve çıkışındaki iki noktadan çıkan dijital basınç ölçme cihazı ile elde edilmiştir. Toz tutma verimi ise siklona verilen toz ağırlığı ile deneyden sonra toz kutusunda tutulan toz ağırlığının oranı ile hesaplanmıştır. Ayrıca yüzey pürüzlülüğünün genel verime etkisi de incelenmiştir. Lazer difraksiyon metoduna göre çalışan partikül analiz cihazından elde edilen toz analiz sonuçlarına göre fraksiyonel verim eğrileri de ortaya konmuştur.  

Doğal vorteks uzunluğunun belirlenmesinde ise, siklon silindirik kısmından belirli uzaklıktaki mesafede bulunan ve girdap durdurucunun üzerine yapıştırılmış haldeki lif-lerin hareketi kullanılmıştır.  

Deneylerden elde edilen basınç kaybı ve toz tutma verim değerleri incelenmiş ve klasik siklonun sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca doğal vorteks uzunluğu ile geometrik özellikler ve basınç kaybı değerleri grafiklerle ilişkilendirilmiştir.

Abstract:
In this study, unlike conventional cyclones, a new cyclone design was investigated which has a vortex stopper instead of a conical part. In this new designed cyclone, the effects of geometrical characteristics to the pressure loss and efficiency were examined. In addition, by determining the cyclone natural vortex length for certain cyclone inlet velocities, the effects of changes in the geometrical properties to this length were        investigated.

In the experimental setup, certain cyclone inlet velocities were obtained with the help of the cyclone inlet section and the air throttling valves. By changing the geometrical    characteristics of the cyclone with a modular structure: solid body height, vortex stopper height, outlet diameter and the depth of immersion; the pressure losses were measured for a certain inlet velocity. This pressure loss values were obtained by a digital       measuring instrument from two-points in the cyclone inlet and outlet. The overall       efficiency is calculated by the ratio of the dust weight given to the cyclone before the experiment and the weight of dust after the experiment in the dust bin. Moreover, the     effect of surface roughness on the overall efficiency were investigated. Fractional       efficiency curves were also revealed according to the particle analysis results obtained from a particle analyzer which is working with a laser diffraction method.

In determining the length of the natural vortex, the motion of fiber that is already        located to the vortex stopper which has a distance from the cylindrical portion is used.

The pressure drop and overall efficiency values were examined which are obtained from the experiments and their results were compared with the conventional cyclone results. In addition, natural vortex length are associated with graphics to the geometric       properties and pressure loss values .