طراحی و شبیه سازی سیکلون های ایستگاه ورودی گاز شهرکرمان به کمک مدل‏های نیمه تجربی، الگوریتم ژنتیک و دینامیک سیالات محاسباتی

در این مطالعه، سیکلون های مورد نیاز برای جداسازی پودر سیاه از گاز طبیعی برای ایستگاه cgs شماره 1 شهر کرمان، طراحی شده و سپس با در نظرگرفتن توزیع اندازه ذرات به کمک دینامیک سیالات محاسباتی، شبیه سازی و کارایی آنها در شرایط مختلف بررسی شده است. به علت وجود جریان چرخشی درون سیکلون، برای مدلسازی جریان آشفته از مدل رینولدز استرس و برای ذرات جامد از مدل لاگرانژین فاز پراکنده استفاده شده است. برای این جداسازی، سیکلون استایرمند با راندمان بالا انتخاب شده است. به منظور افزایش راندمان این نوع سیکلون و جلوگیری از خروج مستقیم ذرات به محض ورود به داخل سیکلون، طول داخلی گردابه یاب با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهینه شد. به منظور طراحی سیکلون تعدادی الگوریتم نوشته شده است، که براساس دو ورودی(دبی گاز ورودی و افت فشار مورد نظر یا دبی گاز ورودی و قطر برشی) و یا سه ورودی (دبی گاز ورودی، افت فشار مورد نظر و قطر برشی) تعداد و ابعاد سیکلون های مورد نیاز را محاسبه می کند. طراحی سیکلون براساس فشاری معادل با 1500psi، دمای 20 درجه سانتی گراد و حداکثر ظرفیت ایستگاه cgs شماره 1 صورت گرفته است. در طراحی سیکلون سعی شده است که استانداردهای انجمن مهندسین مکانیک آمریکا برای مخازن تحت فشار رعایت شود. قطر سیکلون طراحی شده برابربا 55 سانتی متر و برای ایجاد مقاومت در برابر خوردگی ناشی از برخورد ذرات، ضخامت آن 1/125 اینچ درنظرگرفته شده است. برای اعتبارسنجی شبیه سازی انجام شده از روش همگرایی شبکه استفاده شده است. نتایج شبیه سازی در شرایط مختلف نشان داد که سیکلون طراحی شده از کارایی مناسبی برخوردار است. این سیکلون توانسته با راندمانی بالای 96 درصد، جداسازی ذرات را در دو فصل تابستان (کم مصرف ترین زمان) و زمستان (پر مصرف ترین زمان) به خوبی انجام دهد.