Study of turbulent flow through a fan
Loading...
Date
2024-03-06
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
University of M'Sila
Abstract
Particle-laden flows are crucial for specific industrial applications but can have undesirable
consequences, especially in industries like cement manufacturing that heavily
rely on centrifugal fans. Operating under demanding conditions with a notable load
of erodent solid particles poses challenges for these fans. Despite their widespread use,
erosion in various fan types remains insufficiently explored. This thesis focuses on investigating
the erosion process of an induced cement mill fan (FN-280). In pursuit of
this objective, Unsteady three-dimensional numerical simulations using the Eulerian-
Lagrangian approach were conducted to predict the fan’s aerodynamic characteristics
and particle dispersion. Results are compared with experimental data and on-site inspections
to assess the simulation’s effectiveness in predicting the fan’s performance
and erosion patterns. Additionally, a thesis section examines how altering the number
of blades and the blade’s outlet angle affects overall performance and erosion patterns.
The numerical fan’s performance curve closely aligns with experimental data, validating
the model’s reliability. Findings underscore the model’s ability to accurately
replicate actual erosion patterns, emphasizing the substantial influence of particle size,
flow conditions, and particle load on patterns and erosion rates. It is shown that increasing
the blade outlet angle significantly intensifies erosion on the blade’s pressure
side, with the primary factor driving higher erosion rates being the interplay between
particle impact angle and frequency. Adjusting the blade count has minimal impact
on erosion patterns on the blade pressure side compared to changing the blade outlet
angle, but a noticeable trend emerges with fewer blades, resulting in more pronounced
erosion rates. This is suggested to be attributed to the higher local impact frequency
on blades featuring fewer blades.
1
Description
تعتبر التدفقات المحملة بالجسيمات ذات أهمية كبيرة في تطبيقات صناعية معينة، ولكن يمكن أن تكون لها
عواقب غير مرغوب فيها في مجالات أخرى ، خصوصا في قطاعات مثل إنتاج الإسمنت التي تعتمد بشكل
كبير على مروحيات الطرد المركزي. تواجه هذه المروحيات تحديات كبيرة أثناء التشغيل في ظروف معينة
أين يمكن للتدفق أن يحتوي على تركيز عالي من الجسيمات الصلبة المسببة للتآكل. على الرغم من استخدامها
الشائع، إلا أن مشكلة التآكل الناتج عن الجسيمات الصلبة في أنواع مختلفة من المروحيات تزال تحتاج إلى
دراسة مكثفة. تركز هذه الدراسة على دراسة عملية التآكل في مروحية خاصة تُستخدم في محطة طحن الإسمنت
Eulerian-Lagrangian من خلال محاكاة رقمية ثلاثية الأبعاد الغير مستقرة باستخدام نموذج .(FN-280)
، تم التنبؤ بالخصائص الديناميكية للمروحية ونقل الجسيمات داخل مجال المروحية. تم مقارنة النتائج مع البيانات
التجريبية والفحوصات الميدانية لتقييم فعالية المحاكاة في توقع أداء المروحية وأنماط التآكل. بالإضافة إلى ذلك،
ركزت جزء من الدراسة على تحليل تأثير عدد الشفرات وزاوية مخرج الشفرة على الأداء العام وأنماط التآكل.
أظهرت النتائج تطابق منحنى الأداء العددي للمروحية بشكل كبير مع البيانات التجريبية، مما يؤكد دقة النموذج
المستخدم. كما أكدت النتائج قدرة النموذج على تكرار أنماط التآكل الفعلية بدقة، مشيرة إلى تأثير الحجم
الجسيماتي وشروط التدفق وتركيز الجسيمات في التدفق على أنماط ومعدلات التآكل. أظهرت الدراسة أيضا أن
زيادة زاوية مخرج الشفرة تزيد بشكل كبير من معدلات التآكل على جهة الضغط للشفرة، وأن التفاعل بين زاوية
اصطدام الجسيمات وتردد الاصطدام هو العامل الرئيسي الذي يُحف ز هذه الزيادة. وبالرغم من ذلك، فإن تعديل
عدد الشفرات له تأثير ضئيل على أنماط التآكل على جهة الضغط للشفرة مقارنةً بتغيير زاوية مخرج الشفرة.
لكن، ظهرت ارتفاعات ملحوظة في معدلات التآكل عند استخدام عدد أقل من الشفرات، ويرجع هذا الارتفاع
إلى زيادة تردد التصادم في مناطق معينة من الشفرات في المروحية التي تحتوي على عدد أقل من الشفرات.