Numerical modeling of highly swirling flows in a through‐flow cylindrical hydrocyclone

Ko, Jordan; Zahrai, Said; Macchion, Olivier; Vomhoff, Hannes

doi:10.1002/aic.10955

Cited by 23 publications

(19 citation statements)

References 17 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The results of studying on cyclone flow field reveal that Reynolds stress transport model yields results in good agreement with experimental data [5][6][7]. Due to the similarity between the flow fields in cyclones and a vortex engine this method is used to simulate the flow field inside the chamber.…”

Section: Introductionsupporting

confidence: 65%

See 1 more Smart Citation

Numerical simulation of vortex engine flow field: One phase and two phases

Najafi¹,

Saemi²,

Saidi

2009

J. Therm. Sci.

View full text Add to dashboard Cite

Aiming at improving efficiency in combustion systems, the study on droplet behavior and its trajectory is of crucial importance. Vortex engine is a kind of internal combustion engine which uses swirl flow to achieve higher combustion efficiency. One of the important advantages of designing vortex engine is to reduce the temperature of walls by confining the combustion products in the inner vortex. The scopes of this investigation are to study vortex engine flow field as well as effective parameters on fuel droplet behavior such as droplet diameter, droplet initial velocity and inlet velocity of the flow field. The flow field is simulated using Reynolds Stress Transport Model (RSM). The Eulerian-Lagrangian method and the one-way coupling approach are employed to simulate two phase flow and dispersed phase in the chamber, respectively. A new method, based on computing pressure force exerted on the droplet surface, is introduced to determine the distinction between using one-way and two-way coupling approaches. The results showed that the droplets with smaller diameter are more likely to follow the flow stream lines than bigger droplets, thus evaporate completely in the chamber. Moreover, droplets with greater initial velocity have higher evaporation rate, yielding the existence of evaporation and combustion in the inner vortex. Additionally, the higher inlet velocity of continuous phase results in higher centrifugal force, leads droplets in question to deviate towards the wall faster.

show abstract

Section: Introductionsupporting

confidence: 65%

“…As proposed by Ko et al [7], however, the quadratic model has better accuracy than linear model. The wall function model is assigned to simulate the flow near the walls.…”

Section: Solution Methodologymentioning

confidence: 96%

Numerical simulation of vortex engine flow field: One phase and two phases

Najafi¹,

Saemi²,

Saidi

2009

J. Therm. Sci.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…A numerikus áramlástan, CFD (Computational Fluid Dynamics) segítségével [7] az utóbbi években több publikáció is megjelent az előzőkben vázolt, igen bonyolult áramkép leírására [8,9]. A 3D-s örvénymozgás numerikus kezelésekor a turbulencia modellek validálását azonban minden esetben el kell végezni, ami viszont csak gondosan kivitelezett, korszerű méréstechnikával, például a kétsugaras LDV (Laser Doppler Velocimetrie) vagy a Műszaki Kémiai Kutató Intézetben is használt PDPA (Phase Doppler Particle Analyzer) használa-tával végzett kísérletek adataival lehetséges.…”

Section: áBra Tipikus Hengeres-kúpos Hidrociklon Vázlatos Rajza Fig unclassified

“…Svéd kutatók a közelmúltban már a hengeres hidrociklon numerikus modellezéséről számoltak be [9]. Az általuk vizsgált hidrociklon -a 10. ábrával ellentétben -megfordítva működött, azaz a szétválasztandó közeg alul lépett be tangenciálisan kialakított furatokon keresztül a hengeres testbe, míg az elvezetések, mind a tangenciális kifolyás, mind az örvénykereső cső, felül helyezkedtek el.…”

Section: áBra Hengeres Hidrociklon Vázlatos Rajzai Fig Draft Drawingunclassified

Development in hydrocyclone-construction

Németh¹,

Verdes²

2012

Epitoanyag-JSBCM

View full text Add to dashboard Cite

Development in hydrocyclone-constructionIn the paper the authors give an overview of the present situation of hydrocycloning and the tendencies in development in the field of both solid-liquid systems (suspensions) and liquid-liquid systems (emulsions). Modern constructional solutions are described. The results of international researches confirm the multiple applicability of hydrocyclones and the intensive product development. On the base of abovementioned it should be reasonable to overestimate the case of hydrocycloning recently neglected in our country.Dr. NÉMETH Jenő Gyémántdiplomás vegyipari gépészmérnök, a Pannon Egyetem címzetes egyetemi tanára, a kémiai tudomány akadémiai doktora, a Műszaki Kémiai Kutatóintézet nyugdíjas tudományos tanácsadója.VERDES Sándor A Pannon Egyetem Gépészmérnöki Intézet (PEGMI) Géptan Intézeti Tanszék egyetemi docense. Több mint 15 évet dolgozott a SZIKKTI kutató részlegén. BevezetésA ciklon konstrukcióját tekintve a legegyszerűbb folyamatos üzemű, centrifugális erőtérrel működő szeparációs készülék. A ciklonban a centrifugális erőtér a nyomás alatt, tangenciálisan bevezetett közeg-áramlás következtében jön létre. Rendszerüket tekintve a ciklonok lehetnek gázciklonok, azaz G-S fázisokat tartalmazó porleválasztók és hidrociklonok, azaz L-S folyadék és szilárd fázisokat, vagy L-L egymásban nem oldódóA gázciklonra /Morse, 1886/ és a kúpos kialakítású víztisz-tító hidrociklonra /Bretney, 1891/ vonatkozó első szabadalmak több mint száz évesek. A portalanító gázciklon alkalmazása gyor san terjedt. Ezzel szemben a L-S rendszerű hidrociklonokra az ipari érdeklődés -néhány kivételtől eltekintve -igazából csak a II. világháború után irányult. Magyarországon is ekkor jelentek meg az első publikációk a szén és érc előkészítés áramkészülékeiről (Tarján Gusztáv), valamint az építőanyagipar (Demeter László, Bréda Gyula) és a cukoripar (Czirfusz Miklós) területéről. Tarján Gusztáv elméleti munkáira a hidrociklonban kialakuló áramlásokra és a szilárd szemcsék mozgásviszonyaira vonatkozóan még jelenleg is hivatkoznak. Következetései közül egyedül a hidrociklonok nagyobb (40°-65°) kúpszögére tett ajánlását vitatták. A hidrociklonok fejlesztési tendenciáinak tár-gyalásakor erre a kérdésre még visszatérünk.Az egymásban nem oldódó folyadékokat szétválasztó L-L rendszerű, elsősorban olajipari hidrociklonok alkalmazása még későbbre tehető, elterjedésük csak a múlt század hetvenesnyolcvanas éveiben vált erőteljessé. Ennek kiváltó oka az volt, hogy az olajkutakból feljövő olaj erre az időre egyre vizesebbé vált. Az Egyesült Államokban például már évi 15 billió barrel volt az olajat kísérő ún. termelt víz mennyisége. Jelenleg ez a termelt víz az olajipar legnagyobb volumenű mellékter-méke. Szabadba vagy a tengerbe engedése ráadásul szigorú környezetvédelmi előírásokhoz kötött, Magyarországon pél-dául az előírt határérték mindössze 3 mg/liter! A víztelenítő hidrociklonok fejlesztésének további jelentős lökést adott a tengeri fúrótornyok egyre növekvő számú telepítése. Kiderült ugyanis, hogy a hullámzás és...

show abstract

“…To obtain the pressure field inside the hydrocyclone, the semi-implicit pressure linked equations (SIMPLE) algorithm was used for combination of continuity and momentum equations for two phases [16]. The quadratic upstream interpolation for convective kinetics (QUICK) schemes was applied for the interpolation of the field variable from cell centers to faces of control volumes as it was reported to be useful for swirling flows [17,18]. Simulations were carried out for about 70000 incremental steps and time steps were set to 0.001.…”

Section: Boundary and Operating Conditionsmentioning

confidence: 99%

CFD Simulation of Inlet Design Effect on Deoiling Hydrocyclone Separation Efficiency

Noroozi

Hashemabadi

2009

Chem Eng & Technol

View full text Add to dashboard Cite

An Eulerian-Eulerian three-dimensional CFD model was developed to study the effect of different inlet designs on deoiling hydrocyclone separation efficiency. Reynolds averaged Navier Stokes and continuity equations were applied to solve steady turbulent flow through the cyclone with the Reynolds stress model. In addition, the modified drag correlation for liquid-liquid emulsion with respect to the Reynolds number range and viscosity ratio of two phases was used and the simulation results were compared with those predicted by the Schiller-Naumann correlation. Pressure profile, tangential and axial velocities and separation efficiency of the deoiling hydrocyclone were calculated for four different inlet designs and compared with the standard design. The simulation results for the standard design demonstrate an acceptable agreement with reported experimental data. The results show that all new four inlet designs offer higher efficiencies compared to the standard design. The difference between the efficiency of the LLHC, of the new inlets and the standard design can be improved by increasing the inlet velocity. Furthermore, the simulations show that the separation efficiency can be improved by about 10 % when using a helical form of inlet.

show abstract

Numerical modeling of highly swirling flows in a through‐flow cylindrical hydrocyclone

Cited by 23 publications

References 17 publications

Numerical simulation of vortex engine flow field: One phase and two phases

Numerical simulation of vortex engine flow field: One phase and two phases

Development in hydrocyclone-construction

CFD Simulation of Inlet Design Effect on Deoiling Hydrocyclone Separation Efficiency

Contact Info

Product

Resources

About