Damla Sulama Sistemlerinde Kullanılan Hidrosiklon Filtrelerde Basınç Kaybı ve Ayırma Etkinliğinin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) Yöntemi ile Belirlenmesi


Creative Commons License

Demir V. , Yürdem H. , Günhan T. , Yazgı A.

Tarım Makinaları Bilimi Dergisi, cilt.13, ss.55-67, 2017 (Diğer Kurumların Hakemli Dergileri)

  • Cilt numarası: 13
  • Basım Tarihi: 2017
  • Dergi Adı: Tarım Makinaları Bilimi Dergisi
  • Sayfa Sayıları: ss.55-67

Özet

Bu çalışmada, damla sulama sistemlerinde kullanılan hidrosiklon filtre içindeki toplam basınç

kaybı ve partikül hareketine bağlı ayırma etkinliği değerlerinin, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği

(HAD) yöntemiyle ortaya konulması amaçlanmıştır. Bu amaçla, E.Ü. Ziraat Fakültesi Tarım

Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü’ndeki Pompa Deneme ve Araştırma

Laboratuvarında basınç (yük) kayıp denemeleri temiz su kullanılarak gerçekleştirilmiş olan 2″, 2½″,

3″ ve 4″ giriş ve çıkış çapına sahip toplam 8 adet hidrosiklon filtre kullanılmıştır.

Laboratuvar denemelerinde kullanılan her bir filtrenin tüm boyutları dikkate alınarak katı modelleri

oluşturulmuş ve farklı sınır koşulları için RNG k-ε Model, Realizable k-ε Model ve Reynolds Gerilme

Modeli (RSM) türbülans modelleri dikkate alınarak akış analizleri Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği

(HAD) yazılımı ANSYS Fluent 16.2 yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Analizler sonunda, farklı debi

değerlerinde ölçülen basınç kayıp değerlerini genel olarak en iyi tahminleyen model, Reynolds

Gerilme Modeli (RSM) olmuştur. Bu model ile ayırma etkinliği değerlerine ilişkin simülasyon

çalışmaları gerçekleştirilmiş ve yeni dizayn edilen bir hidrosiklon filtrede simülasyon çalışmaları ile

partikül ayırma etkinliğinin belirli bir doğrulukla ortaya konulabileceği sonucuna ulaşılmıştır.

Anahtar kelimeler: Filtrasyon, basınç kaybı, hidrosiklon, ayırma etkinliği, türbülans modelleri

Abstract: The objective of this study was to determine the total pressure loss and the separation

efficiency due to particle movement in hydrocyclone filters used in drip irrigation systems by

employing Computational Fluid Dynamics (CFD) method. For this purpose, eight hydrocyclone

filters which are commonly used in drip irrigation systems with 2", 2½", 3" and 4" inlet and outlet

diameters were considered. Pressure loss tests of these filters were carried out with clean water in

the Pump Experiment and Research Laboratory of the Department of Agricultural Engineering &

Technology in the Agricultural Faculty of Ege University. Solid models were drawn by considering

all dimensions of each filter used in laboratory experiments. In the models, flow analyzes were

carried out considering different boundary conditions and RNG k-ε Model, Realizable k-ε Model and

Reynolds Stress Model (RSM) turbulence models by using Computational Fluid Dynamics (CFD)

software ANSYS Fluent 16.2. Based on the analyzes, generally the Reynolds Stress Model (RSM)

was found to be the closest prediction model for the pressure loss values measured at different

flow rates. Simulation studies were carried out with this model for separation efficiency, and it was

concluded that the particle separation efficiency for a new designed hydrocyclone filter can be

approached with certain accuracy by simulation studies.

Key words: Filtration, pressure loss, hydrocyclone, separation efficiency, turbulence models