Siklonlarda dip çıkış çapının akış parametrelerine etkisinin deneysel olarak incelenmesi

Abstract

Siklon reaktörler birçok üretim tesislerinin önemli bir parçasını oluşturmaktadır.Siklon reaktörler, günümüze kadar, ısı geçişi ve akışkanlar dinamiği bakımındanyeterince incelenmemiştir. Ayrıca konuyla ilgili verilerin önemli ticari değerlerininbulunması, bu verilerin literatürde kapsamlı olarak yer almaması gibi bir sonucudoğurmuştur. Özellikle siklon dalma borusu derinliği, gaz giriş sıcaklığı, gaz girişhızı ve partikül giriş konsantrasyonun değişimi, siklonun 3 değişik dip çapı içinincelenmiştir. Burada dip çapının bahsi geçen parametrelerde mutlak etkisigörülmüştür. Böylece dip çapın siklon tasarımında göz önünde bulundurulmasıgereken bir büyüklük olduğu deneysel olarak anlaşılmıştır. Bu sonuçlarla ilerdealınabilecek teorik bir model için deney sonuçlarının yol gösterici bir fonksiyonicra edeceği ortaya çıkmıştır.Siklon performansına etkisi olan temel parametreler, boyutsal oranların yanındaişletme parametreleri, gaz debisi, gaz giriş/çıkış sıcaklıkları, gaz yoğunluğu,siklondaki basınç düşümü, hammadde konsantrasyonu ve gaz akımının siklondakihız dağılımı sayılabilir. Siklon yapısı üzerine gerçekleştirilen bir çalışmanın, ısıtransferi ve akışkanlar mekaniği prensipleri yardımıyla eş zamanlı olarak detaylı birşekilde incelenmesi gerektiği aşikârdır.Bu çalışmada, siklon geometrik özellikleri ile çalışma koşullarının siklonperformansı üzerindeki etkilerini incelemek üzere deneyler yapılmıştır. Deneyleriçin, siklon reaktör olarak Humboldth tipi bir siklon, seçilmiştir. Sonuçlargöstermiştir ki, siklon dalma borusu derinliği, gaz giriş sıcaklığı, gaz giriş hızı vepartikül konsantrasyonunun, performans üzerinde önemli etkileri vardır ve buetkiler siklon tasarımında mutlaka dikkate alınmalıdır. Bununla beraber daha genelsonuçlara varabilmek için çeşitli deney koşullarında ve siklon tipleriyle deneyleryapmaya gereksinim vardır.

The most important part of many types of production lines is the rotary kiln.Nevertheless, the cyclones have scarcely been investigated in view of heat transferand fluid dynamics, up to now. In addition, most data in the field are not availablein the open literature due to their commercial values. Cyclone specifications such asinlet gas temperatures, gas flow rate and variations in inlet particle concentrationhave been especially investigated in terms of three different types of lowerdiameters. The absolute effect of lower diameter on these diameters in question hasbeen observed. Thus, it has been experimentally proved that the lower diameter is amagnitude which should be highly considered in cyclone designing. In theseresults, it is revealed that the experimental results would perform a guiding functionfor a further theoretical model.The variables which affect the cyclone performance are; hot gas flowrate,inlet/outlet gas temperatures, gas density, pressure drop in the cyclone, geometricalspecifications of the cyclone, raw material concentration and the velocitydistribution of the gas flow. It is obvious that a study concerning cyclone should besimultaneously elaborated with heat transfer and fluid dynamics principles.In this work, experiments were conducted to determine the effects of geometricalproperties and operating conditions of the cyclone characteristics, on the pre-heater.A type of Humboldth cyclone was used as a cyclone reactor over the experiments.Test results have shown that the parameters mentioned above have a considerableimpact on the pre-heater characteristics and must be consider in designconsiderations. However, for a general conclusion, more detailed studies should beconducted at various test conditions.