Données de Hsieh et Rajamani

Données de Hsieh et Rajamani

Le travail de Hsieh et Rajamani,qui est souvent cité comme une référence pour bon nombre d'études,nous a permis de prendre en compte les résultats présentés dans cet article.

Présentation

Ces auteurs donnent quelques détails du modèle numérique à simuler (les dimensions du hydrocyclone et les caractéristiques d'alimentation). Les résultats présentés sont les profils de vitesse et la courbe de partage.

Pour limiter les effets d'une augmentation de la viscosité de l'effluent à traiter en raison de la présence de particules solides dans la suspension, la glycérine a été ajoutée à l'eau.

Dans leur géométrie, le point origine est pris au centre du corps du cyclone et en haut de celui-ci comme le montre le schéma suivant.

Schéma hydrocyclone avec l’axe des ordonnées

 

Cyclone diameter

75

mm

Inlet diameter

25

mm

Spigot diameter

25

mm

Underflow diameter

12,5

mm

Length of the spigot

50

mm

Length of the cylindrical part

75

mm

Cone angle

20

°

Données de géométrie de l’hydrocyclone

Les profils de vitesses axiales et radiales dans l’hydrocyclone ont été réalisés. Ces courbes sont réalisées dans les plans situés à 60 mm du plan contenant le point origine.

Ces plans ont été obtenus en respectant la disposition suivante :

Coupe hydrocyclone

Profil de vitesse axiale dans le plan 180 – 0 ° pour la série N° 1

Profil de vitesse axiale dans le plan 270 – 90 ° pour la série N° 1

Profil de vitesse tangentielle dans le plan 180 – 0 ° pour la série N° 1

Ces auteurs ont réalisés d’autres expériences avec de l’eau moins chargées en particules solides et les courbes répartitions de particules dans lasousverse en fonction de leur diamètre ont été établies. Les particules solides sont de type sable avec une masse volumique de 2650 kg/m3.Les deux courbes en rouge et en bleu représentent respectivement ces courbes de partitions pour les séries 7 et 8.

Dans leur analyse numérique, les simulations étaient bidimensionnelles et le domaine de travail avait été réduit à une section 2D axisymétrique du cyclone. Les auteurs ont assumé que l'entrée de l'effluent était parfaitement symétrique et située sur la paroi extérieure de la partie cylindrique du cyclone.

Pour les conditions limites de sortie, il n'y a pas de gradient à la surverse et la sousverse. On  note que le cœur gazeux est représenté comme un tube cylindrique dont le diamètre vaut 85 à 88 % du diamètre de sortie à la sousverse.

Le modèle de turbulence choisi prend en compte les effets de la présence de particules solides, la viscosité de la suspension dépend de la concentration en solide et la viscosité turbulente dépend des propriétés physiques du mélange.

Simulation du cas de référence

Les premières simulations ont mis en évidence la présence d’un mur mince sur le tube de sortie vers la surverse (spigot). En effet initialement, son absence a eu pour conséquences les écarts très significatifs sur les résultats et les simulations étaient réalisées en 2D axisymétrique pour la comparaison aux résultats expérimentaux.