Limit Modes of Particulate Materials Classifiers
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
S požadavky materiálových věd na stále menší částice jsou potřebné i nové přístupy a metody jejich klasifikace. V disertační práci jsou zkoumány struktury turbulentního proudění a trajektorie částic uvnitř dynamického větrného třídiče. Zvyšující se výpočtový výkon a nové modely turbulence a přístupy modelování komplexních plně turbulentních problémů řešením Navier-Stokesových rovnic umožňují zkoumání stále menších lokálních proudových struktur a vlastností proudění s větší přesností. Částice menší než 10 mikronů jsou více ovlivnitelné a jejich klasifikace do hrubé nebo jemné frakce závisí na malých vírových strukturách. Práce se zaměřuje na podmínky nutné ke klasifikaci částic pod 10 mikronů, což je současná hranice možností metody větrné separace. CFD software a poslední poznatky modelování turbulence jsou použity v numerické simulaci proudových polí dynamického větrného třídiče a jsou zkoumány efekty měnících se operačních parametrů na proudová pole a klasifikaci diskrétní fáze. Experimentální verifikace numerických predikcí je realizovaná prostřednictvím částicové anemometrie na základě statistického zpracování obrazu (PIV) a proudění lopatkami rotoru je vizualizováno. Predikované trajektorie částic jsou experimentálně ověřeny třídícími testy na větrném třídiči a granulometrie je určená pomocí laserové difrakční metody. Zkoumány jsou Trompovy křivky a efektivita třídění.
With material science demands on ever smaller particle sizes, new approaches and effective methods of their classification are needed. Turbulent flow field patterns and particle trajectories inside of a dynamic air classifier are investigated. Increasing computing power together with new turbulence models and approaches to simulate complex fully turbulent problems by solving Navier-Stokes equations allows studying and capturing smaller flow structures and properties more accurately. Particles below 10 microns are more susceptible to smaller local vortexes and particle fates are therefore more dependent on these local structures. Area of focus are the conditions required for classification of particles with sizes below 10 microns as this size is at the limit of air classification method possibilities. CFD software and the latest knowledge in turbulence modelling are used to numerically simulate flow field inside a dynamic air classifier. Effects of varying operating parameters on flow patterns and discrete phase classification outputs are investigated. Experimental verification of the simulated flow fields includes advanced imaging method (PIV) measurement of flow velocity and is used to visualize flow field structures in the classifier rotor blade passageway region. Predicted particle trajectories and their fates are experimentally verified by classification trials carried out on dynamic air classifier and the particle distribution curves are established by laser diffraction method. Tromp curves and efficiency of classification process are studied.
With material science demands on ever smaller particle sizes, new approaches and effective methods of their classification are needed. Turbulent flow field patterns and particle trajectories inside of a dynamic air classifier are investigated. Increasing computing power together with new turbulence models and approaches to simulate complex fully turbulent problems by solving Navier-Stokes equations allows studying and capturing smaller flow structures and properties more accurately. Particles below 10 microns are more susceptible to smaller local vortexes and particle fates are therefore more dependent on these local structures. Area of focus are the conditions required for classification of particles with sizes below 10 microns as this size is at the limit of air classification method possibilities. CFD software and the latest knowledge in turbulence modelling are used to numerically simulate flow field inside a dynamic air classifier. Effects of varying operating parameters on flow patterns and discrete phase classification outputs are investigated. Experimental verification of the simulated flow fields includes advanced imaging method (PIV) measurement of flow velocity and is used to visualize flow field structures in the classifier rotor blade passageway region. Predicted particle trajectories and their fates are experimentally verified by classification trials carried out on dynamic air classifier and the particle distribution curves are established by laser diffraction method. Tromp curves and efficiency of classification process are studied.
Description
Keywords
Větrný třídič s rotorem, třídění velmi jemných partikulárních látek, Trompova křivka, měření PIV, laserová difrakční granulometrie, numerická simulace CFD, Rotor air classifier, fine particle classification, Tromp curve, particle image velocimetry (PIV), laser diffraction method, numerical simulation CFD
Citation
ADAMČÍK, M. Limit Modes of Particulate Materials Classifiers [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2017.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Inženýrská mechanika
Comittee
prof. Ing. Miroslav Raudenský, CSc. (předseda)
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Roman Fekete, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ĺubomír Lapčík, CSc. (člen)
prof. Ing. Michal Veselý, CSc. (člen)
prof. Ing. Mirko Dohnal, DrSc. (člen)
Date of acceptance
2017-12-12
Defence
Přínos - snímání experimentálních dat v kritické oblasti třídění
- aplikace škály současných simulačních hodnot
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení