Performance investigation of a mini cyclone with virtual body

Abstract

The aim of this study is design and experimental investigation performance of a mini cyclone separator with the virtual body and to carry out and investigate the cyclone efficiency, cut-off diameter, tangential velocity profiles and pressure losses under the influence and effect of different cyclone length, roughness and inlet velocity of a cyclone separator. The governing equations for this flow were solved by using Fluent CFD code First and Second numerical analyses were run to verify numerical solution and were compared with experimental results. Tangential velocity profiles, cyclone efficiency, cut-off diameter, and pressure drops were calculated by defining the height of cyclone from 10 cm to 20 cm, inlet velocity 18.5, 27.8, 37.04, 46.3, 55.5 and 64.8 m/ s, 0.004131 Kg/s has been added as mass flow rate. Analyses of results and CFD predictions have shown that an increase in cyclone length lead to the decrease of cyclone efficiency and pressure drop in addition to tangential velocity decreases with increasing cyclone height, so that should be responsible for the lower separation efficiency observed in long cyclones. The higher tangential velocity will not give rise to the higher cyclone efficiency, in order to explain that the cyclone efficiency decreases when the cyclone height is increased, less gas will migrate down to the bottom section where it can be accelerated due to the decreased cross-section area, in contract CFD predictions showed an increase in cyclone inlet velocity and particles diameter lead to increase of cyclone efficiency, pressure drop and Tangential velocity increasing with cyclone inlet velocity increase. Experiments have been carried out on a cyclone with a 10cm length and 20 cm, the effect of changing cyclone length were studied. The results of the experimental measurements are compared with data obtained from numerical solution. The given results show qualitative agreement with each other.

Bu çalışmanın amacı; sanal gövdeli mini bir siklon ayırıcının performansının incelenmesi, farklı siklon uzunluklarının, siklon iç yüzey pürüzlülüğünüz farklı giriş hızlarının, siklon ayırıcının toplama verimi, kritik partikül çapı, teğetsel hız profilleri ve basınç kaybı üzerindeki etkisini incelemektir. Sayısal analizlerde ticari CFD yazılımı olan Fluent kullanılmıştır. Hesaplanan sonuçlar deneyesel sonuçlar ile karşılaştırılarak doğrulanmıştır. Teğetsel hız profilleri, siklon verimliligi, kritik partikül çapı ve basınç kayiplari 10 cm'den 20 cm'ye kadar farklı siklon uzunluklarında ve 18.5, 27.8, 37.04, 46.3, 55.5 ve 64.8 m / s giriş hızlarında, 0.004131 Kg / sn kutlesel debide incelendi. CFD tahminleri ve analiz sonuçları , siklon uzunluğundaki artışla beraber siklon verimini ve basınç kayıbını azaltacağını gösterdi. Ayrıca siklon uzunluğu arttığı takdırde teğestel hızda azalma meydana gelmiştir. Buna neden olan şey, daha uzun siklonlarda gözlenen düşük savurma veriminden kaynaklanmaktadır. Siklon uzunluğu arttığında, siklon toplama veriminde düşüş meydana gelmektedir, çünkü artan siklon uzunluğuyla beraber, siklonun teğetsel giriş hızı azalmaktadır ve havanın daha az bir kısmı, azalan kesit alanı nedeniyle daha fazla hızlanabileceği siklonun alt kısmına ilerlemektedir, Öte yandan, CFD tahminleri, havanın siklonun giriş hızındaki artışıyla ve siklona giren partikül çapının artmasıyla beraber, siklon verimliliğinin yükselmesine aynı zamanda basınç kaybının düşüşüne ve Teğetsel hız artışına neden olduğunu göstermiştir. Deneyler, uzunluğu 10 cm ve 20 cm olarak değişebilen bir siklon üzerinde gerçekleştirilmiştir ve böylece siklon uzunluğunun diğer parametreler üzerindeki etkisi incelenmiştir. Deneysel çalışmanın sonuçları sayısal çözümden elde edilen verilerle karşılaştırılmıştır. Verilen sonuçlar birbiriyle iyi bir uyum göstermektedir.