Title of article :
Numerical Investigation of the Influence of Sand Particle Concentration on Long Radius Elbow Erosion for Liquid-Solid Flow
Author/Authors :
Khan, R Mechanical Engineering Department - Universiti Teknologi PETRONAS, Malaysia , Ya, H.H Mechanical Engineering Department - Universiti Teknologi PETRONAS, Malaysia , Pao, W Mechanical Engineering Department - Universiti Teknologi PETRONAS, Malaysia
Abstract :
Erosion caused by sand transportation in flow changing devices is a serious concern in the hydrocarbon
and mineral processing industry, which entail to failure and malfunction of flow devices. In this study,
computational fluid dynamics (CFD) with discrete phase models (DPM) were employed for analysis of
carbon steel long radius 90-Degree elbow erosion due to the sand concentration of 2, 5 and 10%
transported in the liquid phase. The simulation is completed with the Reynolds Stress Model (RSM) and
Oka erosion model. The simulation result from the RSM model was validated by comparison with the
erosion distribution results in the literature. The largest erosion zones have been identified at or near the
outlet of the 90-Degree elbows outer wall surface with a maximum erosion rate appeared for 10% sand
concentration. Furthermore, the relationships of turbulence intensity on erosion, particle trajectory, and
particle mass concentration in the elbow pipe were discussed.
Farsi abstract :
فرسايش ناشي از حمل و نقل شن و ماسه در دستگاه هاي در حال تغيير جريان نگران كننده و جدي در صنعت هيدروكربن و فرآوري مواد معدني است كه منجر به خرابي و نقص دستگاه هاي جريان مي شود. در اين مطالعه ، ديناميك سيالات محاسباتي (CFD) با مدل فاز گسسته (DPM) براي تجزيه و تحليل فرسايش آرنج 90 درجه اي از فولاد كربن به دليل فرسايش ماسه 2٪، 5٪ و 10٪ در فاز مايع مورد استفاده قرار گرفته است. . شبيه سازي با مدل استرس رينولدز (RSM و مدل فرسايش او كا تكميل شده و نتيجه شبيه سازي از مدل RSM با مقايسه با نتايج توزيع فرسايش در ادبيات تأييد شده است. بزرگترين مناطق فرسايش در پا در نزديكي خروجي سطح ديواره بيروني آرنج 90 درجه با حداكثر سرعت فرسايش براي 10٪ غلظت شن مشاهده شده است. علاوه بر اين، رابطه شدت تلاطم در فرسايش ، مسير ذرات و غلظت جرم ذرات در لوله آرنج مورد بحث قرار گرفته است.
Keywords :
Sand Concentration , Computational Fluid Dynamics , Discrete Phase Model , Long Radius Elbow , Erosion