مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

انتخاب زاویه شیب بدنه و تحریک آکوستیک بهینه موثر در عملکرد جداکننده هیدروسیکلونی ذرات بر اساس الگوریتم ژنتیک

نویسندگان
1 تهران، بزرگراه آل احمد، دانشگاه تربیت مدرس، دانشیار بخش مهندسی مکانیک
2 دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
در هسته مرکزی هیدروسیکلون‌های معمول، جریان ثانویه در جهت عکس جریان اولیه‌ که مجاور دیواره فعالیت می‌کند گردش دارد و باعث ایجاد چاه فشار در محور مرکزی هیدروسیکلون می‌شود. این چاه فشار موجب کشیده شدن ذرات به هسته مرکزی و فرار ذرات سبک‌تر از مقطع بالایی هیدروسیکلون می‌شود. لذا در این پژوهش با افزودن چشمه صوت در هسته مرکزی هیدروسیکلون، عملکرد یک هیدروسیکلون آکوستیک در جداسازی ذرات بررسی می‌شود. سپس اثر زاویه شیب بدنه سیکلون با افق بر عملکرد هیدروسیکلون تعیین می‌گردد. به این منظور ابتدا مدل مناسب تحلیل جریان دو فازی و مدل مناسب جهت شبیه‌سازی آشفتگی، جریان سیال به صورت عددی تحلیل و نتایج با داده‌های آزمایشگاهی صحه‌گذاری می‌شود. حل عددی قدرت بهینه و فرکانس لازم برای تحریک آکوستیک را تعیین می‌کند و نشان می‌دهد در زوایای شیب مختلف چه قطری از ذرات با چه سرعتی بهتر جدا می‌شوند. همچنین در این پژوهش قطر و سرعت پاشش ذرات که در آن به‌کارگیری چشمه صوت، بیشترین تاثیر را بر افزایش بازده جداسازی ذرات دارد معرفی می‌شود. در انتها با اعمال الگوریتم ژنتیک با تابع دو هدفه، از میان تمام حالت‌های موجود، مدلی که از نظر بیشترین بازده جمع‌آوری ذرات و کمترین افت فشار بهینه‌ است، معرفی می‌گردد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigation of optimized body tilt angle and acoustic excitation affecting performance of hydro cyclone particles separator based on genetic algorithm

نویسندگان English

Fathollah Ommi 1
Javad Vaziri Naeen Nejad 2
Seyed Hossein Moosavy 2
1 Tarbiat Modares University, Jalal Ale Ahmad Highway, P.O.Box: 14115-111, Tehran, Iran
چکیده English

At the core of the conventional hydro cyclone, the secondary flow is created in opposite direction of the primary flow which is adjacent the wall and causes a sink pressure on the central axis of the hydro cyclone. This low pressure zone may drag fine particles to the core and escape them from the upper section of hydro cyclone. In this research by adding a sound source at the core of the hydro cyclone, the separation performance of an acoustic hydro cyclone is studied. Then the effects of the hydro cyclone’s body tilt angle with the horizon reviewed in next step. To this end, the flow simulation carried out by the appropriate turbulent and two-phase fluid flow model selection and consequently the results validated with experimental data. The result shows the optimum strength and frequency of acoustic stimulation and the performance of conventional hydro cyclone in different tilt angles, particles diameter and inlet velocities. In addition in this study, the optimum injection velocity for any diameters which use of sound source impacts greatly on increasing the separation efficiency, is introduced. Finally, by applying a genetic algorithm with two objectives function, among all the states, the model that have the highest efficiency and lowest pressure drop is selected.

کلیدواژه‌ها English

Hydro cyclone
Sound source
Particle diameter
Separation
Optimization