Sanal gövdeli mini bir sınıflayıcı siklon ayırıcının tasarlanması ve deneysel incelenmesi

Abstract

Temel olarak çok fazlı akışlarda yoğun fazın santrifüj kuvvetler etkisiyle ayrıştırılması için kullanılan siklon ayırıcılar farklı mühendislik dallarında yaygın uygulama alanı bulmaktadır. Siklon ayırıcılar enerji üretim santrallerinde, yakma sistemlerinde, kimya ve ilaç sanayindeki proseslerde, ısı ve kütle transferinin gerçekleştiği sistemlerde ön veya ana ayırıcı, örnek alıcı ve filtre olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada sanal gövdeli yeni bir mini siklon tasarımı ve 3 boyutlu yazıcı ile imalatı yapılmıştır. Performans deneyleri için bir deney sistemi tasarlanmıştır. Deney sistemi emmeli tarza çalıştırılmış, atmosferik havayı emmek için bir blower kullanılmıştır. Dijital bir debimetre ile hava debisi, siklon kayıplarını ölçmek için dijital bir fark basınçölçer kullanılmıştır. Deneyler kalsit tozu kullanılarak yapılmıştır. Kalsit tozu ile yapılan deneylerde siklona verilen ve tutulan tozların partikül dağılımları partikül analiz cihazı ile yapılmıştır. Yapılan deneyler sonucu siklon toplam tutma verimi, siklon sınıflandırma performansı, fraksiyonel verimleri ve siklondaki basınç kayıpları elde edilerek debi ve değişik geometrik parametrelerin siklon performansına etkileri incelenmiştir. Çalışmada elde edilen deney sonuçlarına bakıldığında; toz siklon ayırıcıda, partikül boyutuna göre 2, 3 ve 4'e sınıflandırılabilmekteyken, en belirgin ve tatmin edici sınıflandırma 3'lü sınıflandırmada olmuştur. Ayrıca, bir tozu istenilen partikül boyutunda sınıflandırabilmek için, deney düzeneğinde, uygun debi ve konfigürasyon ayarlamasının yapılması gerektiği de çıkarılan sonuçlardan birisidir.

Cyclone separators which essentially separate dens phase by the action of centrifugal forces in two phase flows, find a wide application area in different engineering branches. Cyclone separators are used as main or pre-separator of particle in power plants, combustion systems, chemical and medical processes, systems related heat and mass transfer, etc. In this study, a new virtual body mini cyclone was designed and manufactured by using 3D printer. An experimental setup was constructed for its performance tests. The system was run in suction mode and the atmospheric air was sucked by using a blower. A digital flowmeter and a differential pressure sensor were used for measurement of the flow rate and pressure drop respectively. Calcite particles fed into incoming air was used in the experiments. Particle size distributions of the particles entering the cyclone and the collected particles were analyzed by using a particle analyzer. The particle collection efficiency, classification performance, fractional efficiencies and pressure losses were obtained from the test results. The effects of flow rate or inlet velocity and various geometrical parameters on the cyclone performances were also analyzed. Analysis of the results shows that the designed cyclone is capable of classification incoming particles into 2, 3 or 4 classes in the cyclone according to particle size. Classification performance of the configurations and influences of flow rate on this performance were also investigated. A distinct and satisfactory classification was obtained in the configuration with three collectors. The characteristics of the collected particles in the collectors depend on the flow rate, number of collectors and the space between the collectors. Therefore, it is seen that classification in desired characteristics can be achieved by using proper configuration for a certain flow rate.