التحليل العددي لأداء فاصل الدوامات الصناعي في خط انتاج السمنت الجاف

الباحث

دعاء نعمة راهي

المشرف

أ.د. حافظ حسن محمد

الجامعة

جامعة الكوفة

الكلية / القسم

الهندسة / الهندسة الميكانيكية

الشهادة

ماجستير

السنة

2022

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Cyclone Separator;CFD;Cement Production;Numerical Analysis

تعتبر منظومات الترسيب أجهزة فصل اقتصادية تعتمد قوة الطرد المركزي أساس عملها لفصل التدفق ثنائي الطورء ولا تحتوي على AS pate ol jal وهذا مناسب لتكاليف الصيانة والتشغيل. تقدم الدراسة الحالية تحقيفًا عددياً لأداء منظومات الترسيب المخروطية (cyclone) الصناعية باستخدام كود CFD التجاري 18.2 ANSYS Fluent في ظل ظروف تشغيل الحالة المستقرة. تم أعتماد نموذج أجهاد (Reynolds stress model) sz) لوصف الاضطراب في الجريان واستخدم نموذج (Discrete phase model) لوصف سلوك الطور الصلب باستخدام نهج لاكرانج مع نموذج تشتت الجسيمات. أجريت التحقيقات لنموذجين من السايكلونات المستخدمة ضمن منظومة المسخن (preheater)cl sY! التي تعد من أكثر المنظومات اهمية في صناعة الأسمنت. تهدف الدراسة إلى إعادة تصميم أبعاد أنبوب الغمر (vortex finder) من Cus الطول والقطر ودراسة تأثير هذه الأبعاد على معايير الأداء الرئيسية المتمثلة بكفاءة ،caps sill وانخفاض الضغطهء زمن البقاء (زمن الترسيب). كما تحققت الدراسة من تأثير الطبقات الحدية المميعة على الجدار العلوي( سقف (cyclone! كأحد أهم العوامل التي تؤثر على كفاءة الترسيب وتم تقليل تأثيرها السلبي بإضافة زعانف حلقية حول أنبوب الغمر. أظهرت النتائج أن طول أنبوب الغمر جزء مهم يجب تغييره لتحسين أداء المنظومات الصناعية، حيث تؤدي زيادة طول أنبوب الغمر بنصف قطر ثابت إلى زيادة كفاءة الترسيب وتقليل التسرب حيث ازدادت نسبة كفاءة الترسيب من 9078 الى %94 (10261علك) ومن %75 الى %80 (cyclone2) وأضافة الزعائف الحلقية ساهم في رفع كفاءة الترسيب للسايكلون الأول الى %99 والثاني الى 9/085. بالإضافة إلى ذلك، يجب مراعاة التغيير في نصف قطر أنبوب الغمر نظرًا لتأثيره على كفاءة الفصل وانخفاض الضغط عبر السايكلون، وأظهرت النتائج أن تقليل نصف قطر أنبوب الغمر بطول ثابت يؤدي إلى زيادة كفاءة الترسيب. لوحظ أيضًا أن انخفاض الضغط الكلي هو أحد المعايير الأساسية التي يجب أخذها في الاعتبار عند تصميم منظومات الترسيبء، حيث يتناسب ee Uh pl طول أنبوب الغمر وعكسياً مع نصف القطر. من ناحية es si أظهرت نتائج الدراسة الحالية أن إضافة الزعانف الحلقية حول أنبوب الغمر كان لها تأثير كبير في كسر تدفق الطبقة الحدودية المميعة على الجدار. أضاف عدد وطريقة ترتيب الزعانف أداءً مثاليًا لمنظومات الترسيب المخروطية. حيث يقلل التكسير المبكر لهذه الطبقة من احتمال تسرب الجسيمات عن طريق التدفق الزائد ،(over flow) وبالتالي زيادة كفاءة الترسيب.

cyclones are considered economical separation devices adopt centrifugal force the basis of its work to separate two–phase flow, do not contain moving parts, and this is suitable for maintenance and operating costs. The current study presents a numerical investigation of the performance of industrial cyclones using the ANSYS Fluent commercial CFD code under steady state operating conditions. The Reynolds stress model was adopted to describe the turbulence in the flow. The particles were modeled as a discrete phase model using the Lagrangian approach with turbulent particle dispersion. The investigations are conducted for two models of cyclones used within the preheater system, which is one of the most important systems in the cement industry. The study aims to re-design the dimensions of the immersion pipe (vortex finder) in terms of length and diameter and the study the impact of these dimensions on the main performance parameters represented by the separation efficiency, pressure drop across the cyclone, residence time (separation time) and the profile of the velocity components. The study also investigated the effect of fluidized boundary layers in the top wall of the cyclone as one of the most important factors affect the separation efficiency, and its negative impact was reduced by adding annular fins around the vortex finder. The results showed that the immersion pipe length (vortex finder) is an important part that must be changed to improve the performance of industrial cyclones, as increasing the vortex finder length with a constant radius leads to increased separation efficiency and reduced leakage. Where the separation efficiency increase from 78% to 94% (cyclone 1) and from 75% to 80% (cyclone 2), addition of fins raised the separation efficiency of the first cyclone to 99% and the second to 85%. additionally, the change in radius of vortex finder must be taken into consideration because of its effect on the separation efficiency and the pressure drop, the results showed that decreasing the vortex finder radius with a constant length leads to an increase in the separation efficiency. It was also observed that the total pressure drop is one of the basic criteria that must be taken into consideration in the design of cyclones, it is directly proportional with the immersion pipe length, and inversely proportional with the radius. On the other hand, the results of the current study showed that addition of annular fins around the vortex finder had a significant effect in break the fluidized boundary layer flow on wall. The number and method of arranging the fins added an ideal performance for cyclones. in which, the early breaking of this layer reduces the possibility leakage of particles by over flow, thus increasing the separation efficiency.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب