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Keywords:

  • gravity settling vessel;
  • computational fluid dynamics;
  • laser doppler anemometer;
  • mean flow pattern;
  • turbulence

Abstract

Vertical gravity settling vessels, usually referred to as primary separation vessels (PSV), are used in separating bitumen aggregates from slurry containing sand and fine clays. The hydrodynamics in the PSV influences the separation efficiency of recovered bitumen through the overall mean flow and turbulent interaction. In order to deepen our understanding of the hydrodynamic conditions in such vessels, this paper presents a combined study of the flow field using Laser Doppler Anemometry (LDA) to measure the velocity field, and computational fluid dynamics (CFD) simulations to validate the CFD model. The investigation shows that the flow geometry has a significant influence on the overall flow pattern in such vessels. It also demonstrates that the CFD simulation is a reliable tool in capturing the complex mean flow pattern observed in experiments. Use of different turbulent models such as the standard k-ε model and Reynolds stress model has very little effect on the mean flow field.

Les bacs de décantation par gravité verticaux, généralement appelés réservoirs de séparation (PSV), sont utilisés dans la séparation des agrégats de bitume de suspensions composées de sable et d'argiles fines. L'hydrodynamique dans les PSV, à savoir l'écoulement moyen général et l'interaction turbulente, influence l'efficacité de la séparation du bitume récupéré. Afin de mieux comprendre les conditions hydrody-namiques dans de tels réservoirs, on présente dans cet article une étude combinée du champ d'écoulement à l'aide de l'anémométrie par laser Doppler (LDA) pour mesurer le champ de vitesse et de simulations de dynamique des fluides par ordinateur (CFD) afin de valider le modéle CFD. L'étude montre que la géométrie de l'écoulement a une forte influence sur le profil d'écoulement général dans ce type de réservoirs. Elle démontre également que la simulation CFD est un outil fiable pour définir le profil d'écoulement moyen complexe observé dans les expériences. Le recours à différents modèles de turbulence tels que le modèle k-ε et le modèle des contraintes de Reynolds a très peu d'effet sur le champ d'écoulement moyen.