Wervelende rubberen ballen

CFD-analyse van gasstroming en deeltjestransport in een scheidingstank

In een industrieel proces worden rubberdeeltjes en folie met een luchtstroom naar een grote tank getransporteerd. In de tank worden de vaste deeltjes uit de gasstroom afgescheiden en uiteindelijk in een waterreservoir opgevangen. Bij een geplande capaciteitsverdubbeling moest worden vastgesteld of de nieuwe tankgeometrie ook bij de hogere doorzet een betrouwbare scheiding zou geven.


FlowMotion analyseerde daarom vóór de bouw het stromingsveld en de beweging van de deeltjes met CFD. Eerst werd de gasfase in de tank berekend op basis van de geometrie en de randvoorwaarden aan in- en uitlaten.


Een belangrijke uitdaging was de inkomende vrije straal. Door de hoge snelheidsverschillen tussen de straal en de omringende lucht ontstaan sterke schuiflagen, turbulente menging en entrainment van omgevingslucht. Deze verschijnselen bepalen in belangrijke mate het globale stromingspatroon in de tank.


Vervolgens werd het transport van rubber- en foliedeeltjes door het berekende stromingsveld gemodelleerd. Daarbij speelden onder meer de aerodynamische weerstand, massa en geometrie van de deeltjes een rol. Ook interacties met wanden en het wateroppervlak moesten worden meegenomen om de deeltjesbanen realistisch te beschrijven.


Nadat het model aan de bestaande installatie was getoetst, werden verschillende geometrische varianten van de nieuwe tank onderzocht. Op basis van de berekende stromingsvelden en deeltjesbanen kon een ontwerp worden geselecteerd dat de technische risico's van de schaalvergroting beperkte.

In een industrieel proces worden rubberdeeltjes en folie met een luchtstroom naar een grote tank getransporteerd. In de tank worden de vaste deeltjes uit de gasstroom afgescheiden en uiteindelijk in een waterreservoir opgevangen. Bij een geplande capaciteitsverdubbeling moest worden vastgesteld of de nieuwe tankgeometrie ook bij de hogere doorzet een betrouwbare scheiding zou geven.


FlowMotion analyseerde daarom vóór de bouw het stromingsveld en de beweging van de deeltjes met CFD. Eerst werd de gasfase in de tank berekend op basis van de geometrie en de randvoorwaarden aan in- en uitlaten.


Een belangrijke uitdaging was de inkomende vrije straal. Door de hoge snelheidsverschillen tussen de straal en de omringende lucht ontstaan sterke schuiflagen, turbulente menging en entrainment van omgevingslucht. Deze verschijnselen bepalen in belangrijke mate het globale stromingspatroon in de tank.


Vervolgens werd het transport van rubber- en foliedeeltjes door het berekende stromingsveld gemodelleerd. Daarbij speelden onder meer de aerodynamische weerstand, massa en geometrie van de deeltjes een rol. Ook interacties met wanden en het wateroppervlak moesten worden meegenomen om de deeltjesbanen realistisch te beschrijven.


Nadat het model aan de bestaande installatie was getoetst, werden verschillende geometrische varianten van de nieuwe tank onderzocht. Op basis van de berekende stromingsvelden en deeltjesbanen kon een ontwerp worden geselecteerd dat de technische risico's van de schaalvergroting beperkte.

Lanxess
Lanxess
Lanxess