پديد آورنده :
عليخاني، فاطمه
عنوان :
شبيه سازي عددي فرآيند جداسازي گاز-مايع در يك سايكلون جريان محوري
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
15، 137 ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمدرضا توكلي
استاد مشاور :
مهدي دادخواه تهراني
توصيفگر ها :
گاز-مايع , سايكلون , جداسازي , شبيهسازي عددي , محيط متخلخل , دو مرحلهاي
استاد داور :
احمد سوهان كار، احمدرضا پيشه ور
تاريخ ورود اطلاعات :
1399/08/06
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1399/08/12
چكيده فارسي :
چكيده جداسازي قطرات مايع از جريان اي گاز مايع به طور گس رده در صنايع مخ لف از ج له صنايع نفت گاز صنايع كاغذسازي نساجي از ا يت يژه اي برخوردار است انواع مخ لف سيس م اي جداسازي مايع از گاز در صنعت جود دارد سايكلون اي جريان محوري به عنوان يكي از تكنيك اي گس رده جداسازي براي جداسازي ذرات يا قطرات كوچك از يك جريان گاز اس فاده ميشوند ر دي كه به دليل بازد ي باال در فشار باال ظرفيت باالي جريان گاز مايع عدم جود ته نشيني تجهيز پيشرف هاي به عنوان خر جي در محفظه اي جداكننده افقي ع ودي يا به صورت جداكننده مس قل براي طراحي كوچكتر فشردهتر محسوب ميشوند در سايكلون جريان محوري مدنظردر اين پژ ش جريان مخلوط د فازي گاز مايع از طريق ر دي باالي سايكلون به صورت محوري ارد سايكلون شده با عبور از پره اي را ن ا دچار چرخش شده كه تحت نير ي گريز از مركز به جود آمده ناشي از آن قطرات مايع به س ت ديواره پرتاپ شده از طريق فضاي حلقوي در محفظه ج ع آ ري مايع ارد در ن يجه از جريان گاز جدا ميشوند در اين پر ژه با اس فاده از ر يكرد ا يلرين الگرانژين مدل جريان د فازي DPM مدل توربوالنسي RSM در نظر گرف ن تعامل د طرفه بين مايع گاز سايكلون جريان محوري شبيهسازي عددي شده است شبيهسازي در نرم افزار فلوئنت صورت گرف ه است درمرحله ا ل پژ ش تأثير پارام ر ا عوامل مخ لف در ع لكرد جداسازي مايع از گاز در سايكلون جريان محوري موردبررسي قرار گرف ه است مشا دات صورت گرف ه به اين صورت ميباشد جداسازي به ميزان قابل توجهي به سرعت جريان گاز كسر حج ي مايع تزريقي بس گي دارد به طوريكه با افزايش اين پارام ر ا فرآيند جداسازي بهبود مييابد چنين مشا ده شده است كه افزايش طول لوله سايكلون در بدنه مركزي راندمان جداسازي را به ميزان ناچيزي كا ش ميد د اما افزايش ميزان اخ الف چگالي بين گاز مايع تزريقي تأثير قابل توجهي در افزايش راندمان جداسازي سايكلون به دنبال دارد در اين پژ ش با بررسي ارتفاع زبري سطح زبري ديواره در بدنه مركزي سايكلون به عنوان پارام ري تأثيرگذار در كا ش ع لكرد جداسازي مايع در سايكلون معرفي شده است در مرحله د م پژ ش د ر يكرد نوآ رانه جهت بهبود ع لكرد جداسازي قطرات مايع با قطر كوچك 5 ميكر م ر پيشنهاد شده است در ر يكرد ا ل اس فاده از ماده م خلخل كاغذ سلولزي به عنوان جاذب رطوبت در طول ناحيه خر جي سايكلون پيشنهاد شده است ن ايج به دست آمده حاكي از افزايش راندمان جداسازي در اثر اس فاده از ماده م خلخل كه به عنوان فيل رگاز مايع ع ل ميكند ميباشد اين بررسي در ضخامت اي مخ لف ماده م خلخل ح ي با افزايش قطر سايكلون در طول ناحيه خر جي به صورت يك پله مانند صورت گرف ه است در ادامه پارام ر اي تاثيرگذار در ع لكرد ماده م خلخل مورد بررسي قرار گرف ه است ن ايج نشان ميد د كا ش نفوذپذيري كا ش درصد چنين مرز بين ماده م خلخل جريان اصلي در سايكلون ميشود كه م كن است تخلخل باعث كا ش سرعت جريان درماده م خلخل اح ال به دام اف ادن مجدد قطرات مايع به دام اف اده ر ي شبكه اي ماده م خلخل ديواره سايكلون توسط جريان گاز را كا ش د د ر يكرد د م جهت بهبود راندمان جداسازي مايع باقي مانده در جريان گاز د مرحلهاي كردن سايكلون جريان محوري ميباشد اين ر يكرد ر شي نوين در جداسازي در سايكلون در قطر قطرات كوچك ح ي در ابعاد 5 ميكر م ر محسوب ميشود ن ايج حاصل از د مرحلهاي كردن سايكلون بيانگر افزايش 5 73 درصدي راندمان جداسازي به موجب اس فاده از مرحله د م جداسازي در سايكلون ميباشد در اين ر ش افت فشار به دليل چرخش مجدد جريان تا 23 13 كيلوپاسكال افزايش ياف ه است كه در مقابل فشار ع لكردي 5 8 مگاپاسكالي در سايكلون راندمان مطلوب در آن قابل چشم پوشي ميباشد لمات ليدي گاز مايع سايكلون جداسازي شبيهسازي عددي محيط م خلخل د مرحلهاي
چكيده انگليسي :
Numerical simulation of the gas liquid separation process in an axial flow cyclone Fatemeh Alikhani fa alikhani@me iut ac ir Date of Submission 2020 09 15 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Mohammad Reza Tavakoli mrtavak@iut ac irAbstract Separation of liquid droplets from gas liquid streams is of great importance in various industries including oil and gas paper and textile industries There are different types of gas liquid separation systemsin the industries Axial flow cyclones are used as one of the widespread separation techniques to separateparticles or droplets from a gas stream which due to high efficiency at high pressure high gas liquid flowcapacity lack of sedimentation etc are considered advanced equipment as output and Input in horizontal andvertical separator or as independent separators for smaller and more compact design In the axial flow cyclonethat is considered in this study the gas liquid two phase mixture flow enters the cyclone axially through theupper inlet of the cyclone is rotated by passing through the guide vanes which under the resulting centrifugalforce the droplets are thrown to the wall and enter the liquid reservoir through the annular gap and thereforeare separated from gas flow In this project the axial flow cyclone is numerically simulated using theEulerian Lagrangian approach and the two phase flow model of DPM the RSM turbulence model andconsidering the two way interaction between liquid and gas The simulation is done in Fluent software In thefirst stage of the research the effect of various parameters and factors on the performance of gas liquidseparation in the axial flow cyclone has been investigated The observations are as follows Separationsignificantly depends on the gas flow velocity and volume fraction of the injected liquid so that by increasingthese parameters the separation process improves It has also been observed that increasing the length of thecyclone tube in the central body slightly reduces the separation efficiency but increasing the densitydifference between the gas and the injected liquid has a significant effect on increasing the cyclone separationefficiency In this study by examining the surface roughness height wall roughness in the central body ofthe cyclone has been introduced as an effective parameter in reducing the performance and separation ofliquid in the cyclone In the second stage of the research two innovative approaches have been proposed toimprove the separation performance of liquid droplets with a small diameter 5 micrometers In the firstapproach the use of porous material and cellulose paper as a moisture absorber along the cyclone outlet areais proposed The results show an increase in separation efficiency due to the use of a porous material that actsas a liquid gas filter This study has been done in different thicknesses of porous material and even byincreasing the diameter of the cyclone along the outlet area as a step In the following the parameters affectingthe performance of the porous material are investigated The results show that reducing the permeability andporosity percentage reduce the flow velocity in the porous material as well as the boundary between theporous material and the main stream in the cyclone which may reduce the possibility of re entrapment ofliquid droplets trapped on the porous material networks and cyclone wall by the Gas stream The second approach to improve the separation efficiency of the liquid remaining in the gas stream is touse the axial flow cyclone in two stages This approach is a new method of separation in cyclones for smalldroplets even 5 micrometers in diameter The results of two stage cyclone show a 37 5 increase inseparation efficiency due to the use of the second stage of separation in the cyclone In this method thepressure drop due to the flow re rotation has increased to 31 32 kPa which can be ignored in cont
استاد راهنما :
محمدرضا توكلي
استاد مشاور :
مهدي دادخواه تهراني
استاد داور :
احمد سوهان كار، احمدرضا پيشه ور
