بررسی و شبیه سازی عددی سیکلون گاز- جامد جهت حفاظت از محیط زیست و انرژی با استفاده از CFD

با توجه به اهمیت موضوع پژوهش، بررسی و شناخت رفتار این نوع از آلودگی های صنعتی مانند ذرات جامد در راستای بررسی عملکرد تجهیزات نوین مکانیکی مانند سیکلون ، همواره مورد توجه پژوهشگران بوده است. در این مقاله شبیه سازی CFD سیکلون های با قطرهای مختلف جهت جداسازی ذرات جامد از گاز طبیعی صورت گرفته است. همچنین به نحوه جمع آوری و دفع این آلودگی ها در صنایع نفت و انرژی می پردازیم. در این تحقیق هندسه سیکلون گاز – جامد به صورت سه بعدی توسط نرم افزار Gambit ترسیم شد و مسیر جریان گاز همراه با ذرات جامد در داخل سیلیکون توسط نرم افزارFluent شبیه سازی شد. با بررسی نتایج به دست آمده از شبیه سازی مشخص شد که شکل و هندسه سیکلون و همچنین سرعت جریان گاز ورودی و اندازه ذرات جامد بر بازده جداسازی و افت فشار درسیکلون تاثیر بسزایی دارد. پودر سیاه ( ذرات جامد ) و گاز طبیعی در آزمایشگاه نفت و گاز گچساران مورد آزمایش و آنالیز قرار گرفت. معادلات گاز پیوسته با استفاده از روش حجم محدود، گسسته سازی شده و برای ارتباط بین معادلات پیوستگی و مومنتوم از الگوریتم SIMPLE ارائه شده توسط پاتانکار استفاده شد. همچنین از مدل kє-RNG برای شبیه سازی جریان آشفته استفاده شده است .از مقایسه نتایج شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی گزارش شده، تطابق خوبی مشاهده گردید. در بررسی سیکلون های شبیه سازی شده معلوم گردید که سیکلون با قطر D=205mm بهترین راندمان با کمترین افت فشار را در جداسازی ذرات جامد از گاز طبیعی دارا می باشد و گزینه مناسبی جهت استفاده در ایستگاه های تقویت فشار گاز شهری به عنوان پیش فیلتر می باشد.

کلیدواژه ها:

دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) ، سیکلون ، بازده جداسازی ، بهینه سازی انرژی ، افت فشار ، آلودگی هوا