Siklon seçiminde en çok anılan sayı kesme çapıdır (d₅₀): verimin %50 olduğu parçacık çapı. Tek başına yanıltıcıdır, çünkü gerçek soru şudur: elinizdeki toz dağılımının ne kadarı tutulacak?
İki siklon aynı d₅₀ değerine sahip olabilir ama verim eğrilerinin eğimi farklıysa, ince taraftaki performansları belirgin biçimde ayrışır. Emisyon sınırını belirleyen de genellikle o ince taraftır.
Yük oranı çoğu zaman gözden kaçar
Düşük toz yükünde ayırma, tek tek parçacıkların merkezkaç alanındaki hareketiyle olur. Yük belirli bir eşiğin üzerine çıktığındaysa farklı bir mekanizma devreye girer: parçacıklar kütlesel olarak duvara sürüklenir ve verim, tek parçacık teorisinin öngördüğünden yüksek çıkar.
Muschelknautz yöntemi bu iki rejimi ayrı ayrı ele aldığı için endüstriyel yüklerde klasik yaklaşımlara göre daha gerçekçi sonuç verir; Hoffmann ve Stein'in kitabı yöntemi ve uygulama sınırlarını ayrıntılı biçimde ele alır [1].
Bunun pratik sonucu şudur: laboratuvarda düşük yükle ölçülmüş bir verim eğrisini yüksek yüklü bir prosese taşımak, tasarımı gereksiz yere büyütür.
Modelleme: iki zorluk birden
Girdap anizotropiktir. Siklon içindeki dönen akışta teğetsel hız, zorlanmış ve serbest girdap bölgelerinden oluşan bir profil izler. İzotropik türbülans varsayan iki denklemli modeller bu profili sistematik olarak yanlış verir; Reynolds gerilme modeli ya da büyük girdap benzetimi gerekir. Bkz. türbülans modeli notu.
Girdap çekirdeği salınır. Eksendeki düşük basınçlı çekirdek sabit durmaz, dönerek salınır (precessing vortex core). Bu zamana bağlı bir olaydır ve kalıcı rejim çözümü onu göremez; basınç kaybını da genellikle düşük tahmin eder.
Parçacık tarafı. Ayrık faz takibinde sürükleme katsayısı, Reynolds sayısına bağlı olarak hesaplanmalıdır; Morsi ve Alexander'ın parçalı uyumu bu amaçla yaygın olarak kullanılır [2]. Tek bir ortalama çapla koşmak, en kritik büyüklüğü — ince parçacıkların kaçış oranını — siler. Bkz. çok fazlı akış notu.
Geometrik ayrıntılar orantısız etkilidir
- Dalma borusu (vortex finder) daldırma derinliği. Kısa kalırsa giren akış doğrudan çıkışa kaçar.
- Giriş geometrisi. Teğetsel, sarmal ya da kanatlı giriş, aynı debide farklı teğetsel hız profili üretir.
- Toz haznesi. Haznedeki geri akış, ayrılmış tozu yeniden akışa katabilir; birçok sahada görülen verim düşüşünün sebebi budur ve siklonun kendisinde değil haznededir.
Kaynaklar
- Hoffmann, A. C. & Stein, L. E. (2008). Gas Cyclones and Swirl Tubes: Principles, Design, and Operation, 2nd ed. Springer. DOI: 10.1007/978-3-540-74696-6
- Morsi, S. A. & Alexander, A. J. (1972). An investigation of particle trajectories in two-phase flow systems. Journal of Fluid Mechanics, 55(2), 193–208. DOI: 10.1017/S0022112072001806