بررسی اثر اصلاحات هندسی هیدروسیکلون بر عملکرد جداسازی ذرات با استفاده از شبیه سازی CFD–DPM

در این مقاله، عملکرد یک هیدروسیکلون با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی و مدل فازگسسته برای پیش بینی مسیر و سرنوشت ذرات جامد بررسی شده است. سیال کاری شامل آب مخلوط با پودر فرومغناطیس با چگالی موثر ۲۸۵۰ kg/m³ بوده و ذرات جامد شامل مس با چگالی ۴۰۰۰ kg/m³ و سنگ با چگالی ۱۸۰۰ kg/m³ و قطر ۲۵ میلی متر در هیدروسیکلون تزریق شده است. نتایج مدل پایه نشان داد که تمام ذرات مس مطابق پیش بینی از خروجی پایینی دفع می شوند، اما بخشی از ذرات سنگ به دلیل چگالی کمتر از سیال تحتانی، در ناحیه جریان گیر افتاده و مقدار قابل توجهی از آنها از خروجی بالایی خارج می گردند که امری نامطلوب در فرآیند جداسازی است. به منظور بهبود عملکرد، اصلاحات هندسی شامل افزایش طول لوله خروجی بالایی، مستطیلی سازی 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 (۱۳۹۸ مس و به همین میزان سنگ) نشان داد که جداسازی ذرات سنگ به طور محسوسی بهبود یافته است؛ تعداد ذرات خروجی از دهانه بالایی حدود ۳ درصد کاهش یافت و سهم ذرات سنگی که از خروجی پایینی دفع شدند حدود ۴۰–۵۰ درصد نسبت به حالت پایه افزایش پیدا کرد. این نتایج نشان می دهد که افزایش طول خروجی بالایی و بهینه سازی هندسه ورودی و مخروطی می تواند موجب تقویت میدان گردابه ای و افزایش نرخ غرق شدگی ذرات کم چگال تر گردد.

کلیدواژه ها:

جداسازی ، هیدروسیکلون ، هندسه ، دینامیک سیالات محاسباتی ، مدل فاز گسسته ، پودر فرومغناطیس