The purpose of this study is to numerically evaluate the collection performance of an ultra-small Lapple cyclone separator for 1~10 ㎛ particles introduced at flow rate of 10 L/min. The numerical evaluation reveals that a static pressure drop occurs more dominantly inside of the cyclone separator than at the inlet and the vortex finder. Also a fluid flow in the cyclone separator is confirmed to have a helical structure heading upward in the center of cyclone separator and downward in the vicinity of wall. The investigation on dust collection efficiency of the Lapple cyclone separator shows that particles of 4~8 ㎛ diameters are collected at very lower efficiency than other sizes. Then, the cut-point diameter of the cyclone separator is 1.48 ㎛.
Micro-plastics are synthetic high-differentiation chemicals of less than 5mm in size, and are deposited not only on the sea surface but also on the coast. If these micro-plastics are not properly separated from the sand, they can threaten marine ecosystems. Thus, in the present study, we aimed to apply cyclone separator to the micro-plastic retrieval in order to predict the movement of particles according to the formation of the cyclone separator by applying the centrifugal force of the particle in accordance with the rotational movement of the air. The cyclone separator has three shapes, the first one is a typical interconnected cyclone separator. The second is the horn form, except for the cylinder in a regular cyclone separator, and the third is a form that increases the horn's height twice in the second. The numerical analysis simulation of the Cyclone separator used the Fluent software package. The output speed of the Cyclone separator was 5 to 13m/s at 1m/s intervals. The simulated particles include sand, Styrofoam, PET, PP, and PU. Sand particles are assigned a fixed diameter of 2mm, while other particles have a diameter of 3mm. As a result of the analysis, the first form was not separated from plastic. The Styrofoam separation efficiency in the second showed its highest efficiency at 72.7% at 7m/s, and the efficiency decreased after 12m/s as the sand particles were mixed into the plastic attachment location. In the third form, the separation efficiency of Styrofoam at 12m/s was highest at 67.9%.
Given the increasing interest in air pollution, several technologies to measure black carbon (BC) aerosol particles have been developed. As most BC aerosol particles are smaller than 1 ㎛, it is necessary to pre-separate the particles by size before a BC measuring instrument samples the aerosol particles. In this study, a miniature cyclone separator for portable BC measuring instruments was developed. A numerical approach was used to design the miniature cyclone separator with operating flow rates of 50, 100, or 150 mLPM, and then a prototype cyclone separator was manufactured for experimental validation. The numerical results of the cut-off size and pressure drop of the miniature cyclone separator agreed well with the experimental data. The cut-off sizes of the miniature cyclone separator were determined to be 2.9, 0.94, and 0.63 ㎛ for operating flow rates of 50, 100, and 150 mLPM, respectively. Thus, the miniature cyclone separator is suitable for use as a sampling inlet for the portable black carbon measuring instrument to sample BC aerosol or PM2.5 aerosol.
This study is numerical analysis on flow characteristic in a standard cyclone dust separator. The cyclone dust separator is widely used in a industrial applications as a method for dust removed from gases. In cyclone chamber, a very complex flow field is formed, involving the interaction between highly swirling velocity and turbulent field. Numerical analysis with computational fluid dynamics(CFD) was carried out to investigate the working fluid that flow into cyclone dust separator. Helical entry type was increasing flow rate compared with tangent entry type. And according to increasing pressure difference was increased fan power. But, helical entry type was high performance dust separator, in comparison with tangent entry type.
The cyclone separator is a simple device, which causes the centrifugal separation of materials such as droplets or particles in a fluid stream. The cyclone separator utilizes the energy obtained from fluid pressure and linear motion to create rotational fluid motion. This rotational motion leads the materials suspended in the fluid to separate from the fluid quickly due to the centrifugal force. The rotation is produced by the tangential or involuted introduction of fluid into the vessel. These materials may be droplets of fuel in blow-by gas through an engine. Droplets suspended in the feed liquid may separate according to size, shape, or density. And the change of part dimension in a cyclone separator can yield the its performance variation. The current study shows the influence of design parameters on the performance of a cyclone separator for blow-by gas.
Anionic radionuclides pose one of the highest risks to the long-term safety assessments of disposal repositories. Therefore, techniques to immobilize and separate such anionic radionuclides are of crucial importance from the viewpoints of safety and waste volume reduction. The main objective of this study is to design a separator with minimum pressure disturbance, based on the concept of a conventional cyclone separator. We hypothesize that the anionic radionuclides can be immobilized onto a nanomaterial-based substrate and that the particles generated in the process can flow via water. These particles are denser than water; hence, they can be trapped within the cyclone-type separator because of its design. We conducted particle tracking analysis using computational fluid dynamics (CFD) for the conventional cyclone separator and studied the effects due to the morphology of the separator. The proposed sandglass-like design of the separator shows promising results (i.e., only one out of 10,000 particles escaped to the outlet from the separation zone). To validate the design, we manufactured a laboratory-scale prototype separator and tested it for iron particles; the efficiency was ca. 99%. Furthermore, using an additional magnetic effect with the separator, we could effectively separate particles with ~100% efficiency. The proposed sandglass-like separator can thus be used for effective separation and recovery of immobilized anionic radionuclides.
Drilling mud was used once in the step of separating the gas and powder they were transported to a surge tank. At that time, the fine powder, such as dust that is not separated from the gas, is included in the gas that was separated from the mud. The fine particles of the powder are collected to increase the density of the powder and prevent air pollution. To remove particles from air or another gas, a cyclone-type separator generally can be used with the principles of vortex separation without using a filter system. In this study, we conducted numerical simulations of air-particle flow consisting of two components in a cyclone separator in a mud handling system to investigate the characteristics of turbulent vortical flow and to evaluate the collection efficiency using the commercial software, STAR-CCM+. First, the single-phase air flow was simulated and validated through the comparison with experiments (Boysan et al., 1983) and other CFD simulation results (Slack et al., 2000). Then, based on one-way coupling simulation for air and powder particles, the multi-phase flow was simulated, and the collection efficiency for various sizes of particles was compared with the experimental and theoretical results.
In this paper, the numerical simulation of the gas-liquid flow in a cylinder cyclone separator is performed to investigate the flow characteristics using a commercial software, FLUENT, which solves the Reynolds-averaged Navier-Stokes(RaNS) equations. First, a single-phase flow with water in a gas-liquid cylinder cyclone(GLCC) separator is simulated and compared with the experiments(Farchi, 1990) and numerical simulations(Erdal, 1997). Then, the characteristics of the multi-phase flow for water-air, mud-only, and mud-air cases are discussed in the view point of the feasibilities for a mud handling system.
A series of numerical simulation has been carried out to study performance of a cyclone type oil separator, which is designed for the compressor of a refrigeration system. Working fluid is R22, which is a typical refrigerant, and mineral oil droplet is supplied. Pitch of the helix is considered as design parameters to make a compact separator. Depending on the helix pitch, separation efficiency varies from 97.5 to 99%, while predicted pressure drop ranges from 5 to 6.5 kPa. Considering both of the pressure drop and separation efficiency, helix pitch of the separator has been designed as 50 mm.
본 연구는 선박의 외벽 유지보수를 위한 외벽 연마장비에 장착되는 먼지 집진장치에 적용하기 위한 사이클론 집진방식의 연마기 제작을 위한 사이클론 분리기 설계를 위하여 최적의 설계조건을 도출하고자 유동해석 기법을 적용한 사이클론 연마장비의 집진장치를 소개하고자 한다. 제작된 연마장비의 집진을 위한 접선유입 사이클론의 압력 강하와 입자 수집 능률은 기 연구된 수학적 모델을 적용하여 계산하였다. 종래 공기필터를 가진 사이클론의 계산 결과의 비교는 접선 유입 사이클론이 저압 드롭과 높은 입자 수집능률을 시뮬레이션을 통한 검증과 시작품을 제시하였다. 사이클론은 원통형 장치 내에 분진을 함유하는 기체를 장치내벽에 접선방향으로 유입시켜 유입분진에 선회운동을 부여함으로써 분진입자에 작용하는 원심력에 의하여 가스중의 입자를 분리 포집하는 집진장치로써 연마장비의 집진장치로 응용하고자 본 연구를 진행하여 진행중인 메커니즘과 유체흐름에 대한 기본적인 유체흐름에 따른 사이클론의 규격 파라미터에 따른 유동해석 결과를 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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