OPTIMIZATION OF THE OPERATION OF A MULTICYCLONE DUST COLLECTOR IN THE CONDITIONS OF COMPRESSOR AND GAS DISTRIBUTION STATIONS BASED ON CFD MODELING
Keywords:
multicyclone, dust collector, computational fluid dynamics, CFD, natural gas, compressor station, DPM model, simulation, separation, ANSYS FluentAbstract
This paper presents the results of numerical simulation of natural gas purification in a GP-604 type multicyclone dust collector used at compressor stations of main gas pipelines. Given the complex internal flow structure and interaction between the gas and solid phases, the study was carried out using Computational Fluid Dynamics (CFD) methods in the ANSYS Fluent R18.1 software environment. Turbulence was modeled using the k–ε model, while the motion of solid particles was described using the Discrete Phase Model (DPM). The flow dynamics inside the multicyclone, including the formation of swirling and recirculation zones, were analyzed in detail. It was found that for particle diameters between 12–23 μm, the separation efficiency reaches 95–99%, while for fine particles smaller than 5 μm, this efficiency decreases to 87–90%. The simulation results demonstrated a clear dependence of separation performance on the uniformity of gas flow distribution among individual cyclones. The numerical outcomes showed good agreement with operational data, confirming the adequacy of the applied models and their suitability for optimizing dust collector design in gas transmission systems. The study concludes that CFD is an effective engineering tool for analyzing, designing, and upgrading gas purification equipment.
Downloads
References
Серебрянський Д. О., Плашихін С. В., Безносик Ю. О., Набок О. М. Математичне моделювання очищення запиленого газового потоку в циклонах // Системи управління, навігації та зв’язку. – 2014. – №5(31). – С. 107–111. – DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.23351.
Новодворський В. В., Степанюк А. Р., Кичак Р. Моделювання процесу сепарації в циклонах нового дизайну / В. В. Новодворський, А. Р. Степанюк, Р. Кичак // ScienceRise: Technical Science. – 2019. – № 1. – С. 33–36. – DOI: 10.15587/2313-8416.2018.146844. – (Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», пр. Перемоги, 37, Київ, 03056, Україна).
Плашихін, С. В. Експериментальні дослідження циклофільтра в процесі вловлювання цементного пилу [Текст] / С. В Плашихін., Д. О. Серебрянський, Ю. А. Безносик // Вестник НТУ «ХПІ»: Нові рішення в сучасних технологіях. – 2010. –№57. – С. 3–6
Серебрянський Д. О. Стендові випробування відцентрового фільтра і циклофільтра при уловлюванні золи твердопаливного котла [Текст] / Д. О Серебрянський, С. В. Плашихін // Наукові вісті НТУУ «КПІ». – 2011. – № 5(79). – С. 89–94.
Kuznetsov S. I., Mikhailik V. D., Rusanov S. A. Three-dimensional CFD analysis of gas–dust flow in a spiral cyclone separator / S. I. Kuznetsov, V. D. Mikhailik, S. A. Rusanov // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. – 2012. – Vol. 85, No 1. – P. 42–49.
Xue X., Sun G., Wan G., Shi M. Numerical simulation of particle concentration in a gas cyclone separator / X. Xue, G. Sun, G. Wan, M. Shi // Petroleum Science. – 2007. – Vol. 4, No 3. – P. 76–83. – DOI: 10.1007/s12182-007-0013-x
Matsson J. E. An Introduction to ANSYS Fluent 2023. – Midland (MI): SDC Publications, 2023. – 356 с. – ISBN 978-1-63057-586-4.
Lawrence K. L. ANSYS Tutorial Release 2023. – Midland (MI): SDC Publications, 2023. – 464 с. – ISBN 978-1-63057-570-3.
Gignoux C., Silvestre-Brac B. Solved Problems in Lagrangian and Hamiltonian Mechanics. – Dordrecht: Springer, 2014. – 325 p. – ISBN 978-94-007-6963-2.
O’Reilly O. M. Intermediate Dynamics for Engineers: Newton–Euler and Lagrangian Mechanics. – 2nd ed. – Cham: Springer, 2020. – 540 p. – ISBN 978-3-030-44075-7.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2025 Oil and Gas Power Engineering
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
.png)
1.png){kind=logo}
