بررسی اثر اصلاحات هندسی هیدروسیکلون بر عملکرد جداسازی ذرات با استفاده از شبیهسازی CFD–DPM
نویسندگان
1 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران.
2 گروه مهندسی مکانیک، واحد یاسوج، دانشگاه آزاد اسلامی، یاسوج، ایران.
3 گروه مهندسی انرژی، دانشکده نفت و گاز گچساران، دانشگاه یاسوج، گچساران، ایران.
doi
چکیده
در این مقاله، عملکرد یک هیدروسیکلون با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی و مدل فازگسسته برای پیشبینی مسیر و سرنوشت ذرات جامد بررسی شده است. سیال کاری شامل آب مخلوط با پودر فرومغناطیس با چگالی مؤثر 2850 kg/m³ بوده و ذرات جامد شامل مس با چگالی 4000 kg/m³ و سنگ با چگالی 1800 kg/m³ و قطر 25 میلیمتر در هیدروسیکلون تزریق شده است. نتایج مدل پایه نشان داد که تمام ذرات مس مطابق پیشبینی از خروجی پایینی دفع میشوند، اما بخشی از ذرات سنگ بهدلیل چگالی کمتر از سیال تحتانی، در ناحیه جریان گیر افتاده و مقدار قابل توجهی از آنها از خروجی بالایی خارج میگردند که امری نامطلوب در فرآیند جداسازی است. بهمنظور بهبود عملکرد، اصلاحات هندسی شامل افزایش طول لوله خروجی بالایی، مستطیلیسازی مقطع ورودی در عین ثابت نگه داشتن قطر هیدرولیکی، و افزایش طول بخش مخروطی اعمال شده است. نتایج پس از اصلاح هندسه با تزریق تعداد بیشتر ذرات (1398 مس و به همین میزان سنگ) نشان داد که جداسازی ذرات سنگ بهطور محسوسی بهبود یافته است؛ تعداد ذرات خروجی از دهانه بالایی حدود 3 درصد کاهش یافت و سهم ذرات سنگی که از خروجی پایینی دفع شدند حدود 40–50 درصد نسبت به حالت پایه افزایش پیدا کرد. این نتایج نشان میدهد که افزایش طول خروجی بالایی و بهینهسازی هندسه ورودی و مخروطی میتواند موجب تقویت میدان گردابهای و افزایش نرخ غرقشدگی ذرات کمچگالتر گردد.
