تحلیل جریان دو فاز گاز- ذره درسیکلون‌های صنعتی
سیکلون تجهیزی است که جهت جداسازی ذرات معلق (ذره جامد یا قطره) در گازها استفاده می‌شود که کاربردهای بسیاری در صنایع مختلف از جمله پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها، صنایع خودروسازی و ... دارد و می‌تواند به عنوان فیلتر اولیه یا ثانویه استفاده گردد. سیکلون‌ها بر اساس نیروی گریز از مرکز عمل فیلتراسیون یا جداسازی را انجام می‌دهند. بدین صورت که جریان گاز حاملِ (سیال حامل) غبار از دیواره‌ی بالایی بدنه سیکلون به صورت مماس با استوانهی آن وارد سیکلون گردیده و به طرف پایین جریان می‌یابد. استوانهی بالایی به یک مخروط ناقص منتهی می‌شود. جریان ابتدا در فضای حلقوی بین دیواره‌ی جانبی و سطح داخلی استوانه سیکلون و سپس در محفظه سیکلون به چرخش در می‌آید و به این ترتیب یک گرداب سیالاتی در اثر شکل دیواره‌های سیکلون بوجود می‌آید. تشکیل گرداب موجب افزایش نیروهای گریز از مرکزمی‌شود که این نیروها ذرّات حمل شده توسط سیال حامل را به طرف جدار سیکلون (قسمت استوانه‌ای و مخروط) می‌راند. جهت جریان سیال حامل در قسمت مخروطی تغییر کرده و به طرف بالا و لوله خروجی می‌رود. امّا ذرّات غبار پس از تماس با دیواره‌ی سیکلون به قسمت پایین سیکلون رفته و در آنجا جمع می‌شوند و در زمان‌ها مشخصی به تخلیه می‌شوند.برای تحلیل جریان‌های دو فاز گاز-ذره روش‌های مختلفی نظیر اویلری-اویلری، اویلری-لاگرانژی، و لاگرانژی-لاگرانژی وجود دارد که در همه‌ی آنها کلمه اول بیانگر روش تحلیل فاز پیوسته (سیال حامل) و کلمه دوم روش تحلیل فاز گسسته (ذرات) می‌باشد. در صورتی که فاز گسسته به صورت لاگرانژی تحلیل شود، برای ذرات (تک ذره و یا ابری از ذرات که اصطلاحاًparcelبه آن گفته می‌شود) معادله حرکت برای اساس قانون دوم نیوتن به صورت یک معادله دیفرانسیل مرتبه دوم در زمان نوشته می‌شود که نیروهای مختلف نظیر نیروی جریان سیال، نیروی وزن، نیروی اصطکاک بین ذره وسیال، اثرات توروبلانسی، نیروی برونی (Brownian effects) و ... در حال اثر بر ذره هستند. خود روش‌های لاگرانژی به روش‌های با کوپلینگ یک طرفه، دو طرفه و چهار طرفه تقسیم می‌شوند که هر چه جریان رقیق‌تر (dilute) باشد کوپلینگ مرتبه پایین‌تر است. در کوپلینگ یک طرفه سیال حامل روی فاز گسسته اثر می‌گذارد ولی ذرّات روی فاز پیوسته اثری ندارند و معمولاً حرکت آنها بعد از تحلیل فاز پیوسته تحلیل می‌گردد. در تحلیل با کوپلینگ چهار طرفه برخورد ذرّات در نظر گرفته می‌شوند که این تحلیل مخصوص جریان‌های غلیظ (dense) می‌باشد.روش discrete phase model (DPM) در نرم‌افزار XFLOW روش تحلیل لاگرانژی- لاگرانژی با کوپلینگ یک طرفه (جریان رقیق) می‌باشد که در آن برخورد ذره با دیوار با ضرایب بازدهی (restitution) مختلف (جذب کامل یا دفع کامل یا بین این دو) مدل می‌شود. همچنین اثرات توربولانسی از جانب سیال عامل نیز در نظر گرفته می‌شود. می‌توان توزیعی از قطر ذرّات را با استفاده از قطر متوسط و انحراف معیار به حلگر ارائه نمود.جریان دو فاز گاز- ذره و جداسازی ذرات با قطر متوسط 1 میلیمتر و انحراف معیار 5 میلیمتر در یک سیکلون صنعتی در نرم‌افزار XFLOW شبیه‌سازی گشته است. ته‌نشین شدن ذرات در قسمت پایینی سیکلون در تصاویر مشهود می‌باشد. هدف از شبیه‌سازی افزایش راندمان جداسازی سیکلون در قطرهای مختلف ذرات با استفاده از بهینه‌سازی شکل بدنه آن و یا توزیع سرعت در ورودی می‌باشد.برای صحبت کردن در مورد پروژه و تحلیل خود با شماره 09212767510 تماس بگیرید و یا از فرم تماس استفاده کنید.
مشاوره پروژه ها: 09212767510
(3).jpg)
