Investigation with Finite Element Analysis of Design Effect on Erosion Corrosion

Öz

The aim of this study is to minimize the corrosion effect of moving fluids in a pipe by design variable. The pipes used for fluid transport in the petrochemical industry have different designs. SolidWorks program is used for 3D studies considering two different pipe designs. Intra-pipe flow analyses are performed based on the finite volume method by using computational fluids dynamics program-Ansys Fluent. 90 ° sharp elbow pipe and rounded elbow pipe are used for analyses. Flow velocity, pressure, the turbulence kinetic energy, turbulence eddy dissipation, eddy viscosity, and erosion rate for each model have been obtained in the results of the analysis for two different pipes. The geometrical structure of the rounded elbow pipe model allows turbulence and hence eddy formation less than the 90 ° sharp elbow pipe.

Anahtar Kelimeler

• Cavitation
• finite element method
• corrosion

Erozyon Korozyonunda Tasarım Etkisinin Sonlu Elemanlar Analizi İle Araştırılması

Öz

Bu çalışmanın amacı, boru içerisindeki haraketli sıvıların korozyon etkisinin tasarım değişkeni ile minimuma indirgenmesidir. Petro-kimya endüstrisinde akışkan taşımada kullanılan borular farklı tasarımlara sahiptir. 2 farklı boru tasarımı göz önüne alınarak 3D çalışmaları için SolidWorks programı kullanılmıştır. Boru içi akış analizleri hesaplamalı akışkanlar dinamiği programı Ansys Fluent kullanılarak sonlu hacim metoduna dayalı olarak gerçekleştirilmiştir. Analizlerde, 90°’lik keskin dirsek boru ve yuvarlatılmış dirsek boru kullanılmıştır. 2 farklı boru için yapılan analiz sonuçlarında, her bir model için akış hızları, basınç, türbülans kinetik enerji, türbülans girdap dağılımı, girdap vizkositesi, ve erozyon oranı elde edilmiştir. Yuvarlatılmış dirsek boru modelinin geometrik yapısı türbülans ve dolayısıyla girdap oluşumuna 90°’lik dirsek boruya göre daha az müsaade etmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Kavitasyon
• sonlu elemanlar metodu
• korozyon

Kaynakça

1. Kaynaklar
2. [1] Mehmet Yüksel, Meran, C. Malzeme Bilgisine Giriş. Ankara: TMMOB Makina Mühendisleri Odası, 2010.[2] Ada, H.D., Altanlar, S., Erdem, F., Bereket, G. 2016. Investigation of corrosion resistance of steel used in beet sugar processing juices, International Journal of Industrial Chemistry, Cilt. 7, Sayı. 4), s. 431-9.[3] Mansouri, A., Arabnejad, H., Karimi, S., Shirazi, S.A., McLaury, B.S. 2015. Improved CFD modeling and validation of erosion damage due to fine sand particles, Wear, Cilt. 338-339, Sayı. s. 339-50.[4] Hassan-Beck, H., Firmansyah, T., Suleiman, M.I., et al. 2019. Failure analysis of an oil refinery sour water stripper overhead piping loop: Assessment and mitigation of erosion problems, Engineering Failure Analysis, Cilt. 96, Sayı. s. 88-99.[5] Doroshenko, Y., Doroshenko, J., Zapukhliak, V., Poberezhny, L., Maruschak, P. Modeling computational fluid dynamics of multiphase flows in elbow and T-junction of the main gas pipeline2019, p.19-29.[6] Patil, P.A., Bhojwani, V.K. 2018. Investigation of erosion phenomena and influencing factors due to the presence of solid particles in the flow: a review AU - Shinde, Suhas M, International Journal of Ambient Energy, Cilt. Sayı. s. 1-9.[7] Kumar, S., Singh, J.P., Kumar, P., Mohapatra, S.K. 2017. CFD modeling of erosion wear in pipe bend for the flow of bottom ash suspension AU - Singh, Jashanpreet, Particulate Science and Technology, Cilt. Sayı. s. 1-11.[8] Mohyaldinn, M., Noaman, E.-K., Ismail, M. Evaluation of Different Modelling Methods Used for Erosion Prediction2011.[9] AnsysWorkbench Fluent Materials, Cilt. Sayı. s. [10]https://www.sharcnet.ca/Software/Fluent6/html/ug/node818.htm.