بهینه سازی عددی ابعاد سیکلون جداساز ذرات با استفاده از روش تاگوچی

زمینه و هدف: جداسازی ذرات از جریان سیال به دلیل حفظ پاکیزگی محیط زیست در صنعت و تحقیقات مورد توجه محققان بوده است. یکی از پرکاربردترین تجهیزات جداساز ذرات، سیکلون[۱] می باشد. سیکلون تجهیزی است که بر مبنای اثر چگالی ذرات و نیروی گریز از مرکز ذرات را از جریان سیال جدا می کند. هدف پژوهش حاضر این است مشخصه های هندسی سیکلون به منظور افزایش کارآیی سیکلون و کاهش افت فشار بهینه شود. تعداد پارامترهای هندسی در سیکلون بسیار زیاد است که بررسی همه حالات به صورت عددی و یا آزمایشگاهی زمان زیادی را لازم خواهد داشت.

روش بررسی: بدین منظور ابتدا با استفاده از روش تاگوچی تعداد حالات مورد بررسی، کاهش داده شد. سپس با استفاده از نرم افزار ANSYS FLUENT ۱۶ شبیه سازی عددی صورت گرفت و کارآیی و افت فشار سیکلون محاسبه گردید و سپس با استفاده از نرم افزار MINITAB و روش تاگوچی، بهینه سازی صورت گرفت و نحوه تاثیر متغیرها بر افزایش کارآیی جداسازی و کاهش افت فشار بررسی شد.

یافته ها: نتایج نشان می دهد تاثیر افزایش ارتفاع استوانه سیکلون، بر کاهش کارآیی ۷۵ % و بر کاهش افت فشار ۵ %است. همچنین مشاهده شد تاثیر افزایش سطح مقطع ورودی، برافزایش کارآیی ۷۵ % و بر افزایش افت فشار ۲۰ درصد می باشد و مشاهده گردید با افزایش ارتفاع ردیاب گرداب، کارآیی ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد. و افت فشار ابتدا کاهش و سپس افزایش می یابد.

بحث و نتیجه گیری: مقایسه نتایج نشان می دهد قطر خروجی سیکلون موثرترین پارامتر جهت افزایش کارآیی جداسازی ذرات و کاهش افت فشار است. مشاهده شد ارتفاع بخش مخروطی کمترین تاثیر را بر کارآیی جداسازی ذرات و ارتفاع ردیاب گردابه کمترین تاثیر را بر افت فشار سیکلون دارد.

۳- Cyclone

کلیدواژه ها:

کارآیی جداسازی ، افت فشار ، نسبت سیگنال به نویز ، جریان آشفته.