مدل‌سازي سيكلون جداكننده گاز- مايع و بهينه‌سازي پارامترهاي هندسي تاثيرگذار

Modeling Gas Liquid Cylindrical Cyclone Separator and Optimizing Effective Geometry Parameters

در اين مطالعه به بررسي عملكرد جداكننده ي گاز مايع استوانه اي و تاثير تغيير پارامترهاي هندسي ورودي سيكلون و شبيه‌سازي آن‌ها به روش ديناميك سيالات محاسباتي پرداخته شده است. پس از انتخاب شبكه‌بندي مناسب براي هندسه ي سيكلون، تاثير تغيير پارامترهاي هندسي ورودي بر مقدار حمل مايع از بالا و مقدار حمل گاز از پايين مطالعه گرديد. پارامتر‌هاي هندسي به خصوص هندسه ي ورودي تاثير به سزايي در بهبود عملكرد سيكلون دارند. در اين طراحي، سطح مقطع ورودي، زاويه ي ورودي و ارتفاع ورودي از كف سيكلون به طور همزمان بهينه شدند. از مدل آر- اس- ام براي شبيه‌سازي جريان آشفته استفاده شده و جريان دوفازي نيز با استفاده از روش اويلر- اويلر مدل سازي شده است. مطابق اين شبيه‌سازي ها مقدار حمل گاز از زير با كاهش زاويه‌ي ورودي كاهش مي يابد و يك نقطه ي بهينه براي حمل گاز از زير با تغيير ارتفاع ورودي و تغيير سطح مقطع ورودي سيكلون وجود دارد. همچنين يك نقطه ي بهينه براي حمل مايع از بالا با تغيير پارامترهاي هندسي ورودي نظير سطح مقطع ورودي و ارتفاع ورودي از كف سيكلون به دست مي‌آيد. افزايش زاويه ي ورودي باعث كاهش حمل مايع از بالا مي‌گردد. در مدل بهينه مقدار حمل گاز از پايين كاهش يافته و حمل مايع از بالا به صفر مي رسد.

In this study, performance of gas liquid cylindrical cyclone separators and the effect of changing geometrical parameters of cyclone separators entrance are investigated. The cyclone is simulated with computational fluid dynamic methods. After choosing a suitable mesh grid for the cyclone and checking grid independency, the effect of changing entrance geometry on gas carry under and liquid carry over is investigated. Geometrical parameters, especially inlet geometrical parameters, have considerable effect on optimizing cyclone separators performance. RSM model is used for turbulence simulation of the flow and two phase flow is simulated using Eulerian- Eulerian approach. In this simulation, inlet cross section, inlet angle and inlet height relative to the cyclone bottom part are optimized. Results show that GCU decreases with decreasing nozzle’s inlet angle. An optimum point for GCU was given with changing inlet altitude relative to the bottom of the cyclone and inlet nozzle’s width. An optimum point for LCO was obtained with changing inlet altitude and inlet nozzle width. Increasing inlet angle causes a decrease in LCO. In optimum model, gas carry under decreases significantly and liquid carry over is eliminated.