機械:サイクロン内部流動解析

解析の詳細

    【解析結果】
    ・流入部から吹き出した空気がサイクロン内を旋回する様子がみられる。(図3~6)
    ・サイクロン内を旋回した後、上部の吹き抜け部、並びに、下部の流出部から流出する様子がみられる。(図4~6)
    ・サイクロン内部に流れ込む粒子の粒径(1μm、150μm)を考慮したうえで軌跡をみると、粒径1μmの場合は粒子が軽いために、サイクロン底部に向かう数が少なく流量の大きい上部に向かう数が多くなる様子がみられる。これに対して、粒径150μmの場合は粒径1μmの場合より粒子が重いことにより沈み込み、サイクロン底部に向かう数が多くなる様子がみられる。(図5、6)

     


    図3 速度分布+速度ベクトル図1 流入部断面

     


    図4 速度分布+速度ベクトル図2 流入部平面

     


    図5 速度分布+速度ベクトル図3
    サイクロン中央部断面

     


    図6 速度分布+速度ベクトル図4
    上部流出部平面

     


    図7 粒子軌跡パース図1
    (粒径1μm)

     


    図8 粒子軌跡パース図2
    (粒径150μm)

     

     以上から、WindPerfectによって、流入口から供給された空気を円筒状の装置に接線方向に流入させると壁面に沿って旋回流が発生するサイクロン装置の再現ができた。サイクロン内部の流動状況の確認が可能である。また、サイクロン内部に流れ込む粒子の粒径を考慮した上での挙動が確認可能であるとともに、粒径の違いによる挙動の違いを確認することも可能である。

・解析の目的
 サイクロンとは、流体を旋回させてその遠心力を利用して粉塵を分離する装置である。サイクロンの構造は比較的単純かつ容易に製造が可能であるため、集塵や分級を求められる分野で広く利用されている。その代表的な分野として集塵プラントが挙げられる。 本解析事例ではサイクロンをモデル化し、その内部で発生する流動状況について知見を得ることを目的とする。
・解析の内容
【解析モデル・解析条件】
 解析領域・解析モデル・条件は以下の通りである。
(解析モデル・総格子数) 3.0m×3.0m×33.0m、3031212分割
(解析条件) 流入1ヶ所25000m3/h、流出2ヶ所 24000m3/h、1000m3/h
 

 


図1 解析モデル

 


図2 解析条件
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