دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 19 10 2019 09 23 3D Modeling of the Effects of Arrangement and Geometry of the Rod Matrix on the Capturing of Micro-Particles in High Gradient Magnetic Filters مدل‌سازی سه‌بعدی اثرات هندسه و آرایش ماتریس میله‌ها بر جذب میکروذرات در فیلترهای مغناطیسی گرادیان بالا 2471 2480 10786 FA مسعود سهامی گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران جعفر جماعتی گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران Journal Article In this paper, a 3D model is proposed for investigating the performance of HGMS filters. This filter consists of a matrix of iron rods arranged in a channel with a square cross-section and subjected to an external magnetic field. The flowing fluid is the amine solution which contains the FeS micro-particles. In the presented model, first, the capture performances of magnetic particles for 2D geometries are calculated numerically at various conditions using COMSOL Multiphysics software through finite element method. Using these results, a database of capture performance has been established for different speeds of the flow, diameters of the particle and arrangement of the rods. By use of the processing of this database, the capture performance of semi-sized particles for a 3D problem is calculated through the integration of captured particles along the length of the rods. Finally, the amount of total particles captured on the rod matrix is obtained for a group of particles with various diameters assuming Gaussian distribution. The results indicate that in HGMS filters, the particle capturing is directly related to the particle diameter but inversely depends on Reynolds number and the vertical distance between the rods. Also, at the same conditions, the filtration of the triangular arrangement of rods is greater than the rectangular arrangement. However, the performance difference of these two arrangements decreases with increase in the flow velocity or increase in the distance between the rods or decrease in the diameter of the particles. These results can be used to optimize the filtration of particles in the magnetic filters at different conditions.<br> <span>در این مقاله یک مدل سه‌بعدی برای بررسی عملکرد فیلترهای مغناطیسی ارائه شده است. این فیلتر متشکل از ماتریسی از میله‌های آهنی است که درون کانالی با سطح مقطع مربعی چیده شده‌اند و در معرض یک میدان مغناطیسی خارجی هستند. سیال جاری درون کانال محلول آمین است که حاوی میکروذرات <span dir="LTR">FeS</span> است. در مدل ارائه‌شده ابتدا جذب ذرات مغناطیسی زیر میکرونی برای یک هندسه دوبعدی و در شرایط مختلف به‌صورت عددی با استفاده از نرم‌افزار کامسول <span dir="LTR">(COMSOL)</span> با روش المان محدود محاسبه می‌شود. توسط این نتایج یک پایگاه داده برای جذب ذرات به ازای سرعت‌های مختلف جریان، قطرهای مختلف ذرات و چیدمان‌های متفاوت میله‌ها به‌دست آمده است. از طریق پردازش داده‌های این پایگاه تعداد ذرات جذب شده روی یک دسته میله سه‌بعدی توسط انتگرال‌گیری عددی در راستای عمق میله محاسبه شده است. نهایتاً مقدار جذب ذرات روی ماتریس میله‌ها به ازای ورود طیف گاوسی از ذرات به کانال تعیین شده است. نشان داده می‌شود در این فیلترها مقدار جذب ذرات با قطر ذرات رابطه مستقیم و با عدد رینولدز جریان و فاصله عرضی بین میله‌ها رابطه معکوس دارد. همچنین در شرایط یکسان مقدار فیلتراسیون چیدمان مثلثی میله‌ها نسبت به چیدمان مستطیلی بیشتر است که البته اختلاف میزان جذب ذرات در این دو آرایش با افزایش سرعت جریان، فاصله بین میله‌ها و کاهش قطر ذرات کاهش می‌یابد. این نتایج می‌تواند برای بهینه‌سازی فیلتراسیون ذرات در فیلترهای مغناطیسی مورد استفاده قرار گیرد.<br> https://mme.modares.ac.ir/article_10786_872d5654103496154db06b95c14d6735.pdf