مطالعه اثر جدار مرطوب و تزریق آب در جداکننده های سیکلونی

سیکلون های جداساز یکی از متداول ترین دستگاه ها برای جداسازی فاز گسسته از جریان گاز، با استفاده از نیروهای سانتریفوژ می باشند. بطور کلی جریان گاز همراه با ذرات گرد و غبار از دهانه مماسی در بالای سیکلون وارد محفظه می شوند. نیروهای سانتریفوژ سبب جدایش ذرات از جریان گاز شده و آنها را به سمت دیواره استوانه ای و سپس به سمت دهانه خروجی غبار در پایین دیواره مخروطی هدایت می کند. نهایتا جریان گاز تمیز شده، از لوله خروجی گاز در بالای سیکلون، خارج می شود. به واسطه مزایای سیکلون های جداساز که شامل هزینه های پایین ساخت، نصب و تعمیر ونگهداری می باشد، از آنها بطور گسترده ای در صنایع مختلف استفاده می شود. برای شبیه سازی میدان جریان همدما در سیکلون جداساز، از یک روش حجم کنترل استفاده شده که معادلات بقای جرم و اندازه حرکت را به روش تکرار و در دستگاه استوانه ای حل می کند. برای در نظر گرفتن اثرات آشفتگی، مدل آشفتگی asm بکار گرفته شد که میدان حاصل تطابق خوبی با مقادیر آزمایشگاهی دارد. از یک رهیافت لاگرانژی با کوپل یک طرفه، برای بدست آوردن مسیر حرکت فاز گسسته در سیکلون، استفاده شد. به منظور محاسبه نوسانات جریان و اثر آنها بر فاز گسسته، از مولدهای نوسان هاستینگز و مانتی-پیتون استفاده شد. نتیجه محاسبات نشان می دهد که نوسانات، بازدهی سیکلون را کاهش و زمان ماند ذرات را افزایش می دهند. در کار پژوهشی حاضر، از دو رهیافت جهت بهبود بادهی استفاده می شود؛ این دو رهیافت شامل مرطوب کردن دیواره و پاشش قطرات آب به داخل محفظه سیکلون می شوند. نتیجه محاسبات نشان می دهد که دیواره مرطوب زمان ماند ذرات را بطور چشمگیری کاهش می دهد، اما اثر مهمی بر بازدهی ندارد. در رهیافت پاشش قطرات آب، مکانیسم برخورد به عنوان مهمترین روش جمع آوری ذرات در نظر گرفته شده و بازدهی برخورد با استفاده از عدد استوکس محاسبه می شود. قطره ها از دو نقطه مختلف تزریق شده و اثر اندازه قطره، سرعت و زاویه پاشش بر مسیر قطره بررسی شد. محاسبات نشان می دهند که مسیر قطره تا حد زیادی به انداره آن وابسته است. همچنین نتایج شبیه سازی نشان می دهند که پاشش قطره می تواند تا حد زیادی بازدهی جمع آوری ذرات زیر 5 میکرون را بهبود بخشد.