CFD Flow Field Study of a Hydrocyclone Operating under Non-Optimal Conditions
Author
Sørensen, Frank Bjerre
Term
4. semester
Education
Publication year
2015
Submitted on
2015-06-09
Pages
75
Abstract
Denne kandidatopgave undersøger strømningsfeltet inde i en specialfremstillet hydrocyklon, et udstyr der bruger hvirvlende bevægelse til at adskille væsker med forskellig tæthed, fx olie og vand. Vi brugte numeriske simuleringer (Computational Fluid Dynamics, CFD) med RNG k-epsilon turbulensmodellen og en flerfase-blandingsmodel, og verificerede resultaterne med et forsøg. Undersøgelsen blev udført under bevidst ikke-optimale driftsforhold: en fast indstilling for trykfald (Pressure Drop Ratio) på 1,37, en dråbestørrelse på 400 mikrometer og gennemstrømninger fra 0,4 til 0,8 L/s. En stigende gennemstrømning gav en højere separationsgrad. Strømningen inde i hydrocyklonen afveg fra grundlæggende teori: overflow-hvirvlen opstod tæt på indløbet og fulgte væggen i stedet for at ligge i midten. Ved højere gennemstrømning blev overflow-hvirvlen længere og opsamlede mere olie fra hydrocyklonens oliekerne, hvilket forklarer den forbedrede effektivitet.
This thesis examines the flow inside a custom-made hydrocyclone, a device that uses swirling motion to separate fluids of different densities, such as oil and water. We used Computational Fluid Dynamics (CFD) with the RNG k-epsilon turbulence model and a multiphase mixture model, and checked the simulations against an experiment. The study focused on deliberately non-optimal operating conditions: a fixed Pressure Drop Ratio of 1.37, a droplet size of 400 micrometers, and flow rates from 0.4 to 0.8 L/s. As flow rate increased, separation efficiency increased. The internal flow pattern differed from basic hydrocyclone theory: the overflow vortex started near the inlet and traveled along the wall instead of down the center. At higher flow rates, the overflow vortex became longer and captured more oil from the hydrocyclone’s oil core, explaining the improved efficiency.
[This abstract was generated with the help of AI]
Keywords
Documents