بررسی تاثیر گرانروی بر عملکرد جداکننده دو مرحله‌ای گریز از مرکز با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری ، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد

2 استادیار دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد

3 استاد دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد

10.29252/anm.2019.12439.1406

چکیده

جداکننده‌های دو مرحله‌ای گریز از مرکز، جدیدترین نسل جداکننده‌های ثقلی مورد استفاده در پرعیارسازی و جدایش مواد معدنی هستند. رفتار و الگوی جریان در این جداکننده ها بسیار پیچیده است. در این مطالعه، به منظور بررسی اثر گرانروی و چگالی سیال بر عملکرد و میدان جریان داخل یک جداکننده دو مرحله‌ای گریز از مرکز، از رویکرد دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و مدل فاز مجزا (DPM) استفاده شد. به همین منظور، مدل‌های حجم سیال و تنش رینولدز به ترتیب برای شناسایی سطح اشتراک بین هسته هوا و سیال ورودی و آشفتگی مورد استفاده قرار گرفت. با افزایش گرانروی و چگالی سیال، سرعت مماسی داخل جداکننده و حجم هسته هوا کاهش می‌یابد که منجر به کاهش کارآیی جدایش می‌شود. همچنین به دلیل افزایش مقاومت سیال، بازیابی واسطه در جریان شناور افزایش می‌یابد. با افزایش گرانروی سیال از 3-10×1 به 3-10×09/3 پاسکال ثانیه، مقدار بازیابی واسطه در مراحل اول و دوم جداکننده به ترتیب 94/55% و 77/23% افزایش می‌یابد، حجم هسته هوا به ترتیب 73/38% و 35/29% کاهش می‌یابد و خطای احتمال (Ep) نیز به ترتیب 98% و 131% افزایش می‌یابد. افزایش سهم ذرات راه یافته به محصول میانی و نیز کاهش دقت جدایش در اثر افزایش گرانروی سیال از نتایج برجسته تحقیق حاضر بود که با استفاده از ردیابی ذرات فاز گسسته مشاهده شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

CFD simulation of the influence of viscosity on the performance of a two-stage centrifugal separator

نویسندگان [English]

  • mohsen Aghaei 1
  • hojat naderi 2
  • ali akbar dehghan 3
1 Department of Mining and Metallurgical Engineering, Yazd University
2 Department of Mining and Metallurgical Engineering, Yazd University
3 Department of Mechanical Engineering, Yazd University
چکیده [English]

Two-stage centrifugal separators are the most novel generation of gravity separators that are increasingly used in the beneficiation of coal and minerals. The flow pattern and behavior in these separators is very complex. In this research, computational fluid dynamics (CFD) and discrete phase model (DPM) were used to investigate the influence of medium viscosity on the flow field and on the performance of a two-stage centrifugal separator. Volume of fluid (VOF) and Reynolds stress model (RSM) were used to tack the liquid-liquid interface and turbulence modeling, respectively. With increase in the medium viscosity, the performance of the separator was decreased as a consequence of decreasing the tangential velocity, and the air volume fractions inside the separator. Moreover, a high viscosity increases the drag force and consequently the medium recovery into the float stream. Such an effect consequently increased the separation density of the separator. When the medium viscosity was changed from 1×10-3 to 3.09×10-3 Pa.s, the medium recovery of the first and the second stages of the separator were increased about 56% and 23.7 %, respectively. Ecart probable (Ep) values for the first and second stages were also increased 98% and 131%, and the air volume fractions were decreased about 38.73% and 29.35%, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Two-stage centrifugal separator
  • Reynolds stress model (RSM)
  • Air core
  • Computational fluid dynamics (CFD)
  • Discrete phase model (DPM)