مطالعه عددی تاثیر زبری سطح بر بازده جداسازی سیکلون های واسطه سنگین

سیکلون واسطه سنگین (شیب دار) دستگاهی تناژ بالاست که معمولا در معادن زغال سنگ برای جداسازی زغال از شن و کلوخه سنگ مورداستفاده قرار می گیرد. در این نوع سیکلون ها برای قرارگیری چگالی سیال واسطه مابین دو فاز جامد از میکرو ذرات کریستالی مگنتیت استفاده می شود که این ذرات به صورت ناهمگن و به نسبت قطر و سرعت در سیال توزیع می شوند. بنابراین ویسکوزیته و چگالی سیال واسطه نسبت به مکان در داخل سیکلون متغییر است. در این سیکلون ها به دلیل وجود فشار منفی در هسته مرکزی، هوا از خروجی های سیکلون به داخل مکیده شده و یک هسته هوا در مرکز سیکلون شکل می گیرد. در این مقاله با استفاده از نرم افزار فلوینت معادلات ناویر استوکس و معادلات توربولانسی تنش های رینولدز از روش حجم محدود حل شده اند. سیال چند فازی به وسیله روش های حجم سیال، مخلوط و فاز گسسته مدل شده اند. در این راستا برای سیال واسطه یک کد یودی اف نوشته شده که به وسیله آن توزیع ذرات مگنتیت و چگالی سیال واسطه در هر مکان محاسبه می شود. مقایسه عملکرد سیکلون شبیه سازی شده با نتایج تجربی تطابق مناسبی را نشان می دهد. علاوه بر ابن تاثیر چگالی و قطر ذرات بر جدایش آن ها مورد بررسی قرارگرفته و تاثیر زبری سطح داخلی سیکلون بر جدایش نشان داده شده است. نتایج بیان می کند که در ذرات با قطر کمتر از 1/0 میلی متر، چگالی، تاثیر کمی در جدایش ذرات می گذارد و هرچه ذرات بزرگ تر شوند چگالی عامل تعیین کننده تری خواهد بود. از طرفی نشان داده شده ذراتی که چگالی نزدیک به محیط واسطه دارند به شرایط حرکت سیال در سیکلون وابستگی بیشتری دارند که با افزایش زبری سطح، راندمان جدایش کاهش می یابد.

Keywords:

سیکلون , سیکلون واسطه سنگین , سیکلون شیب دار , VOF , Mixture