Siklon giriş geometrisinin siklon verimine etkisinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the effect of cyclone entrance geometry on cyclone efficiency
- Tez No: 1019003
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUHARREM HİLMİ AKSOY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Teğetsel girişli siklonlar, Tangential inlet cyclones
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Konya Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Siklon, gaz veya hava akımı içerisindeki toz ve partikülleri merkezkaç kuvveti yardımıyla ayıran, özellikle endüstride yaygın olarak kullanılan bir ayırma cihazıdır. Akışkanın silindirik veya konik bir gövde içerisinde yüksek girdaplı bir dönme hareketi yapması sağlanır; bu sayede yoğunluğu daha fazla olan parçacıklar dış yüzeye savrularak ayrıştırılır ve temiz gaz üst kısımdan çıkarken partiküller alt kısımdan toplanır. Bu çalışmada, siklon giriş geometrisinde yapılan değişikliklerin basınç kaybına ve toz toplama verimine etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada, ayrıştırılacak partiküllerin yoğunluğu, geometrisi, boyutu ve hava içerisindeki konsantrasyonunun farklı giriş hızlarındaki davranışı değerlendirilmiştir. Partikül olarak 550 kg/m³ yoğunluğa sahip filtre unu kullanılmış ve 12, 16, 20, 24, 28 ve 32 m/s giriş hızlarında incelemeler yapılmıştır. Literatürde yüksek verimiyle bilinen Stairmand siklon tasarımı esas alınarak teğetsel, helisel, spiral ve eksenel olmak üzere dört farklı giriş geometrisi tasarlanmıştır. Sayısal analizler için akış modeli oluşturulmuş ve Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yöntemi kullanılmıştır. Eksenel tasarım hariç diğer üç model fiziksel olarak imal edilmiş ve kurulan deney düzeneğinde basınç düşüşleri ile toz toplama verimleri deneysel olarak ölçülmüştür. Stairmand siklonunun dalma borusu çapı ve yüksekliği ile gövde çapı ve yüksekliği gibi temel parametreler sabit tutulmuş, yalnızca giriş geometrileri değiştirilmiştir. Elde edilen sayısal analiz sonuçlarına göre, 12 µm partikül boyutunda helisel, spiral, teğetsel ve eksenel konfigürasyonların toplama verimleri sırasıyla %96, %93, %90 ve %32 olarak bulunmuştur. Deneysel sonuçlarda ise giriş hızının artmasıyla birlikte toz toplama veriminin de arttığı gözlemlenmiştir. Özellikle değirmen sektöründe yaygın olarak kullanılan 24 m/s giriş hızında; helisel siklon için %99,91, spiral siklon için %99,83 ve teğetsel siklon için %99,75 toplama verimleri deneysel olarak elde edilmiştir. Sayısal analiz sonuçları ile deneysel bulgular arasında güçlü bir uyum olduğu görülmüş ve bu durum çalışmanın doğruluğunu desteklemiştir.
Özet (Çeviri)
A cyclone is a separation device widely used in industry to separate dust and particles from a gas or air stream utilizing centrifugal forces. The fluid is induced into a highly swirling motion within a cylindrical or conical body; this causes denser particles to be thrown toward the outer surface and separated, with clean gas exiting from the top while particles are collected from the bottom. This study aims to investigate the effects of modifications in cyclone inlet geometry on pressure drop and dust collection efficiency. The behavior of the specific density, geometry, size, and concentration of the particles to be separated in the air was evaluated at varying inlet velocities. Filter flour with a bulk density of 550 kg/m³ was utilized as the particulate phase, and evaluations were conducted at inlet velocities of 12, 16, 20, 24, 28, and 32 m/s. Based on the Stairmand cyclone design, well-known for its high efficiency in the literature, four different inlet geometries were modeled: tangential, helical, spiral, and axial. A flow model was generated for numerical analysis utilizing the Computational Fluid Dynamics (CFD) method. With the exception of the axial design, the other three models were physically manufactured, and their pressure drops and dust collection efficiencies were measured experimentally in the established setup. Basic parameters such as the diameter and height of the vortex finder (immersion tube) and the cyclone body were kept constant, altering only the inlet geometries. According to the numerical results, the collection efficiencies for the helical, spiral, tangential, and axial configurations were found to be 96%, 93%, 90%, and 32%, respectively, for a particle size of 12 µm. Experimental results indicated that dust collection efficiency increased as the inlet velocity increased. Specifically, at an inlet velocity of 24 m/s which is commonly used in the milling industry—collection efficiencies of 99.91% for the helical cyclone, 99.83% for the spiral cyclone, and 99.75% for the tangential cyclone were obtained experimentally. The numerical predictions demonstrated a strong agreement with the experimental findings, thereby validating the accuracy of the study.
Benzer Tezler
- Gaz-partikül iki fazlı girdaplı akışların matematik modellenmesi ve sayısal çözümü
Mathematical modelling and numerical solution of gas-particle two phase swirling flow
MEHMET TEKE
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İRFAN KARAGÖZ
- Yüksek verimli swift siklonda giriş hızının etkisinin incelenmesi
Investigation of inlet velocity effect on high efficiency swift cyclone
İBRAHİM ARARAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Çevre MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİHAN BABAOĞLU
- Alternatif siklon konstrüksiyonlarının yük kayıplarına ve verime etkisinin incelenmesi
Investigation of effect of alternative cyclone geometries on pressure drop and efficiency
ÖMER ÖZKOCA
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ SÜRMEN
- Siklon ayırıcı ve yakıcılarda akış karakteristiklerinin incelenmesi
Examination of flow parameters in the cyclone seperator and combuster
GÜLTEKİN TAŞDİREK
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İHSAN KARAMANGİL
- Erdemir Sinter Ünitesi siklon tasarımı optimizasyonu
The optimization of Erdemir Sinter Unit cylone design
ŞENGÜL COŞAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Çevre MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FERRUH ERTÜRK