مطالعه تجربی و عددی عوامل موثر بر عملکرد تغلیظ‌کننده‌ غبار مارپیچ یک‌کاناله در جداسازی پودر سیاه خطوط انتقال گاز

در این مقاله جداسازی ذرات پودر سیاه از هوا توسط تغلیظ کننده غبار مارپیچ یک کاناله به صورت آزمایشگاهی مطالعه شده و با استفاده از شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی، بازده و اُفت فشار دستگاه در شرایط عملیاتی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. سامانه آزمایشگاهی شامل یک کانال مارپیچ با 29 انشعاب جریان رقیق خروجی و دو مکنده در خروجی های آن بوده که امکان آزمون در شرایط دبی ورودی بالا فراهم شده است. در انجام آزمایشات از ذرات پودر سیاه با دانه بندی مشخص استفاده شده است. میانگین اندازه ذرات آن پس از انجام آزمون dls و پردازش تصاویر sem، μm 327/0 مشخص شد. شبیه سازی cfd تغلیظ کننده مارپیچ یک کاناله برای جریان هوا پودر سیاه با نرم افزار fluent انجام شده است. برای شبیه سازی اغتشاشات، از مدل اغتشاش realizable k-ε به عنوان یک مدل بهینه از نظر دقت و سرعت در شبیه سازی استفاده شده است. برای اعتبارسنجی نتایج شبیه سازی، داده های آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفته اند که خطایی حدود 5/2% را نشان می دهد. برای بررسی تاثیر شرایط عملیاتی سیستم، دبی های جرمی هوای ورودی و کسر جرمی های جامد مختلف مورد مطالعه قرار گرفت و نتایج نشان داد که با افزایش دبی به اندازه 58% بازده شبیه سازی 4/1% افزایش پیدا می کند. همچنین با افزایش کسر جرمی جامد از 7 به 20%، بازده تغییر محسوسی نداشت.

Experimental and Numerical Study of Effective Parameters on Helical One-channel Dust-concentrator Performance for Separation of Black Powder of Gas Pipeline

In this paper, black powder of the separation from air flow by a helical onechannel dust concentrator have been experimentally studied and the efficiency and pressure drop have been investigated by Computational fluid dynamics (CFD) simulations in different operating conditions. Experimental setup is a helical onechannel including 29 branches for exporting diluted stream out. It also has two suction devices at the ends of channels in order to provide testing in high inlet flow. Black powder particles with certain particle size distribution have been tested, whose average particle size has been determined 0.327 micro;m by DLS and SEM images processing. CFD simulation of helical onechannel dust concentrator for airblack powder separation has been done with FLUENT software. The Realizable k epsilon; turbulent model, as an optimal turbulence model in terms of accuracy and speed in simulation, has been used. According to evaluation of the results, the experimental results have been compared and it showed 5.2% error. To investigate the effect of operating condition, the various air flow rate and solids mass fractions were investigated and the results showed that the simulation efficiency has increased more than 4.1% by increasing 58% of the inlet volumetric flow rate. The separation efficiency had no change by increasing the solid mass fraction from 7% up to 20%.