بررسي عددي و آزمايشگاهي تاثير رژيم برخورد قطره با سطح بر عملكرد جداسازي قطره‌هاي آب از هوا در دميستر زيگزاگي

Numerical and Experimental Investigation of the Effect of Droplet Collision Regime to Surface on the Performance of the Separation of Water Droplets from Air in a Zigzag Demister

در مطالعه حاضر، عملكرد دميستر زيگزاگي براي جداسازي قطره‌هاي پراكنده مايع از جريان گاز، به روش عددي بررسي شده است. به‌طور كلي قطره‌هاي مايع در برخورد با پره دميستر و تشكيل فيلم مايع، از جريان گاز جدا مي‌شوند. با توجه به انرژي برخورد قطره به سطح، احتمال رخداد پديده فروپاشي قطره و تبديل آن به قطره‌هاي كوچكتر وجود دارد. اين موضوع، كاهش راندمان جداسازي سيستم را به‌دنبال خواهد داشت. در اين پژوهش، با تمركز بر رژيم برخورد جريان در نزديك سطح، سعي شده است تا تاثير پارامترهاي جريان و هندسه پره بر راندمان جداسازي و اُفت فشار جريان بررسي شود. براي شبيه‌سازي جريان و مسير حركت ذره از ديدگاه اويلر- لاگرانژ استفاده شده است. در اين تحقيق، نمونه آزمايشگاهي دميستر طراحي و ساخته شده است. نتايج حلگر عددي با استفاده از داده‌هاي آزمايشگاهي اين دميستر اعتبار سنجي گرديد. نتايج اين مطالعه نشان مي‌دهد با افزايش سرعت جريان گاز (افزايش انرژي برخورد)، راندمان جداسازي كاهش مي‌يابد به‌گونه‌اي كه با افزايش 2/5 برابري سرعت جريان گاز، راندمان جداسازي به ميزان10% كاهش مي‌يابد. همچنين مشخص شد كه افزايش قطر و بزرگ‌شدن قطره‌ها، افزايش راندمان جداسازي را به همراه خواهد داشت. از طرف ديگر انتخاب هندسه پره بر ميزان اُفت فشار جريان عبوري از دميستر اثر قابل توجهي دارد. به‌گونه‌اي كه با افزايش 50% در زاويه راس پره، اُفت فشار جريان 5 برابر افزايش مي‌يابد.

In the present study, the performance of zigzag demister has been numerically investigated for the separation of dispersed liquid droplets from the gas flow. In general, liquid droplets are dispersed from the gas flow in contact with the vane demister and the formation of the liquid film. Depending on the energy of the droplet collision to the surface, it is likely to occur splash drop into smaller droplets, which will reduce the separation efficiency of the system. In this study, by focusing on the flow collision regime near the surface, it is attempted to investigate the effect of the flow parameters and vane geometry on the separation efficiency and the pressure drop of flow. The Euler-Lagrange is used to simulate the flow and particle motion path. In this research, an experimental model is designed and constructed. Numerical solver results are validated, using the experimental data. The result of this study shows that separation efficiency decreased with increasing gas flow velocity, such that by increasing the 2.5 times of gas velocity, the separation efficiency will lead to a 10% decrease. It was also found that increasing the diameter and increasing the droplet would increase the separation efficiency. On the other hand, choosing the geometry of vane has a significant effect on the amount of the pressure drop of the passing flow. In a way that, by increasing the 50% of the vane angle, the pressure drop will increase 5 times.