A new role for reduction in pressure drop in cyclones using computational fluid dynamics techniques

Noriler, Dirceu; Vegini, Atilano Antônio; Soares, Cíntia; Barros, António André Chivanga; Meier, Henry França; Mori, Milton

doi:10.1590/s0104-66322004000100010

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“…Ficici et al (2010) found the effect of vortex finder on pressure drop. Several works are carried out to minimize pressure drop (Noriler et al 2004;Fassani and Goldstein 2000;Kharoua et al 2011;Elsayed and Lacor 2010;Derksen and Van den Akker 2008). Avci and Karagoz (2001) theoretical analyze the pressure losses under the consideration of geometrical and flow parameters.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

CFD and Statistical Approach for Optimization of Operating Parameters in a Tangential Cyclone Heat Exchanger

Mothilal¹,

Pitchandi²,

Velukumar³

et al. 2018

JAFM

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Present work optimizes the operational parameters such as solid particle diameter, inlet air velocity and inlet air temperature on heat transfer rate by Taguchi method. Operational parameters play an important role in the performance of cyclone heat exchanger thus the parameter optimization is deemed important. The parameters have been analyzed under varying solid particle diameter (300 and 400 µm), inlet air temperature (323, 373, 423 and 473 K) and inlet air velocity (5, 10, 15 and 20 m/s). Results of heat transfer rate by varying the operational parameters have been found from Computational Fluid Dynamics (CFD) software Ansys Fluent. Orthogonal array of Taguchi, the signal-to-noise ratio and analysis of variance have been employed to found the optimal parameter values and the effect of parameters on heat transfer rate. Mixed level factor and L32 array is chosen for the design of analysis in Taguchi. Result of statistical analysis shows that the developed approach yields worthy results when comparing with predicted simulation values with confidence level of 99.5%. Taguchi analysis reveals that optimized levels of parameters are 300 µm, 473 K & 20 m/s for solid particles diameter, inlet air temperature and inlet air velocity respectively. Confirmation test was conducted in simulation and experiment for optimized parameters and result shows that maximum heat transfer rate was obtained with optimized parameter among the chosen operational parameters.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

CFD and Statistical Approach for Optimization of Operating Parameters in a Tangential Cyclone Heat Exchanger

Mothilal¹,

Pitchandi²,

Velukumar³

et al. 2018

JAFM

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“…A number of deswirlers have been investigated experimentally and only one numerically , but their effects on cyclone performance are somewhat contradictory and further investigations are needed. For example, Shepherd and Lapple experimentally analyzed a cyclone fitted with straightening vanes with curved blades as well as vanes with straight vertical blades.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…Untwisting devices placed at the gas outlet, such as evasés and others, are assumed to not affect the cyclone separation efficiency . Noriler et al numerically investigated the fluid flow in two types of cyclones fitted with a mechanical device for reducing pressure drop. They found that the device decreased the cyclone pressure drop by more than 20 %.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Large Eddy Simulation Investigation of an Industrial Cyclone Separator Fitted with a Pressure Recovery Deswirler

2017

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A cyclone fitted with a deswirler of original design has been investigated by means of large eddy simulation. Installation of the deswirler reduces significantly the positive static pressure near the wall as well as the negative static pressure in the central region. It also decreases the maximum tangential velocities in the main separation zone. The deswirler enables a substantial reduction of the backward flow at the gas outlet and a more uniform distribution of the axial velocities at the gas outlet. It also considerably reduces pressure losses in the vortex finder lowering the cyclone pressure drop by almost about one third but it deteriorates the collection efficiency of particles with diameters of less than 8 mm, thus increasing the cut size.

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“…No entanto, métodos de avaliações experimentais requerem um alto investimento, sendo assim, os códigos de CFD têm sido uma alternativa para tais avaliações, tendo em vista o grande potencial em predizer o escoamento característico dos ciclones. Potencial esse, apresentados em trabalhos como Noriler et al (2004), Gimbun et al (2005) e Chu et al (2011).…”

Section: Introductionunclassified

Método Para Validação Da Predição Da Perda De Carga Em Ciclones Com Base Em Resultados De CFD

Balestrin¹,

Decker²,

Bastos³

et al. 2015

Anais Do XXXVII Congresso Brasileiro De Sistemas Particulados

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RESUMOCiclones são equipamentos vastamente utilizados para separação de partículas sólidas suspensas em uma fase gasosa. Tal fase gasosa serve como transporte para as partículas sólidas, sendo assim a principal responsável pelo comportamento giratório e de alta intensidade de turbulência do escoamento multifásico observado em ciclones. Esses dispositivos são avaliados com base em dois parâmetros de desempenho, a eficiência de coleta e a perda de carga, sendo o último relacionado ao custo operacional. Portanto, o presente estudo tem como objetivo analisar a forma mais apropriada de se aferir a perda de carga em ciclones através de resultados de CFD, a fim de validar tais predições. Neste trabalho, realizou-se experimentos físicos e simulações numéricas para predizer a perda de carga do escamento monofásico em uma faixa de velocidade entre 8 e 16 m/s. As simulações numéricas foram efetuadas utilizando-se uma modelagem RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes) e o modelo RSM (Reynolds Stress Model) para fechamento da turbulência. Dos resultados simulados, avaliou-se a perda de carga através de dois métodos, a diferença entre a pressão média em planos na entrada e na saída e a diferença entre uma média em quatro pontos definidos na entrada e na saída do ciclone. Comparando os dois métodos com os dados experimentais, observou-se que os resultados da média nos pontos ficaram mais próximos dos resultados experimentais frente ao método com a média no plano. Sendo assim, mostrando-se a forma mais eficiente para a validação da perda de carga. INTRODUÇÃOCiclones são dispositivos utilizados para separação gás-sólido, bastante empregados para coletar partículas superiores a 5 µm, com ênfase nas indústrias de refino de petróleo, dentro das unidades de FCC (Fluid Catalytic Cracking), em industrias cimenteiras e no controle de poluição. São equipamentos de simples construção e suportam variadas condições de operação, como altas temperaturas e pressão.O ciclone tem como princípio de funcionamento, a separação do sólido como consequência do forte escoamento giratório que juntamente com a ação da força centrifuga desloca as partículas em direção às paredes do ciclone, e da grande intensidade de turbulência que acarreta na reversão do escoamento da fase gasosa. Os engenheiros estão geralmente interessados em dois parâmetros, quando se trata da avaliação de projetos e performance em ciclones, a eficiência de coleta e a perda de carga. A eficiência de coleta é definida como a razão entre a quantidade de sólido coletado e a quantidade de sólido alimentado, já a perda de carga é a diferença entre a pressão na entrada e na saída do ciclone. A última está relacionada ao consumo energético, ou seja, quanto maior a perda de carga no ciclone maior o consumo.

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A new role for reduction in pressure drop in cyclones using computational fluid dynamics techniques

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CFD and Statistical Approach for Optimization of Operating Parameters in a Tangential Cyclone Heat Exchanger

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Large Eddy Simulation Investigation of an Industrial Cyclone Separator Fitted with a Pressure Recovery Deswirler

Método Para Validação Da Predição Da Perda De Carga Em Ciclones Com Base Em Resultados De CFD

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