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Velocity measurement in the hydrocyclone by oil droplet, doppler ultrasound velocimetry, and CFD modelling

Authors


Abstract

To develop the water treatment process, the hydrocyclone is now used as a unit to operate. Understanding hydrodynamics is a key step to improve the separation process efficiency. Recently, a new simple method called the oil droplet method was proposed by Bamrungsri et al. [Chem. Eng. Res. Design 86, 1263-1270 (2008)] and applied to velocity measurements in a hydrocyclone.

The Doppler Velocimetry measurements and computational fluid dynamics (CFD) have been proposed by many researchers as effective for studying the flow field of a hydrocyclone. This work presents a comparison of the experimental results from these two methods along with those obtained from numerical simulations. The numerical calculations of the 3D flow field were performed with FLUENT using the k-ε model and the Reynolds stress model (RSM). Measurements and CFD simulations were performed for two hydrocyclone configurations (5 and 10 cm diameter).

Doppler ultrasound velocimetry data and CFD–RSM results are in close agreement. The oil droplet method is less accurate for the continuous phase velocity profiles but is promising for the validation of Lagrangian tracking simulations.

Abstract

Pour créer le procédé d'épuration de l'eau, l'hydrocyclone est maintenant utilisé comme unité de fonctionnement. Comprendre l'hydrodynamique constitue une étape clé pour améliorer l'efficacité du procédé de séparation. Récemment, une nouvelle méthode simple nommée méthode de la globule d'huile a été proposée par Bamrungsri et coll. (2008) et appliquée aux mesures de la vitesse dans un hydrocyclone.

Les mesures de la vélocimétrie Doppler et la dynamique des fluides numérique (DFN) ont été proposées par de nombreux chercheurs comme étant efficaces pour l'étude du champ de courant d'un hydrocyclone. Ce travail présente une comparaison des résultats expérimentaux de ces deux méthodes avec ceux obtenus lors de simulations numériques. Les calculs numériques du champ de courant 3D ont été réalisés avec FLUENT à l'aide du modèle k-ε et du modèle de tension de Reynolds (MTR). Des mesures et des simulations de la DFN ont été effectuées pour deux configurations d'hydrocyclones (diamètre de 5 et de 10 cm).

Les données de la vélocimétrie ultrasonographique Doppler et les résultats CFD-MTR sont en très bon accord. La méthode de la globule d'huile est moins précise pour les profils de vitesse de phase continus, mais est prometteuse pour la validation des simulations de suivi lagrangiennes. © 2010 Canadian Society for Chemical Engineering

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