Modeling of air flow in stenter machines by Computational Fluid Dynamics

Öz

In this study, air flow in a stenter machine, which is actively used in a textile factory, is modelled by the Computational Fluid Dynamics (CFD) method. Numerical simulations were performed in the ANSYS Fluent package program. Flow regime is steady state and turbulent flow. Reynolds Averaging Navier-Stokes (RANS) equations were solved and Standard k- ε turbulence model was selected in analyses. The velocity data of flow domain were presented with visuals and the parameters affecting the flow efficiency were compared. Numerical flow simulations were carried out for different nozzle geometries. Geometry changes were achieved by changing porosity of nozzle (B) and nozzle angle (α). Comparisons were made between the existing nozzle geometry and the velocity variables of the flow field of different geometries. It has been concluded that the porosity of nozzle is around 20-30% and the nozzle angle is 0o, which means nozzle is in the horizontal position, providing a more efficient flow in the stenter machine.

Anahtar Kelimeler

• Stenter machine
• Nozzle
• Computational Fluid Dynamics
• Air flow

Proje Numarası

2425

Ram makinelerindeki hava akışının Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği ile modellenmesi

Öz

Bu çalışmada, bir tekstil fabrikasında aktif olarak kullanılan bir ram makinesindeki hava akışı Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yöntemi ile modellenmiştir. Sayısal akış simülasyonları ANSYS Fluent paket programında gerçekleştirilmiştir. Akış rejimi daimi ve türbülanslı akıştır. Reynolds Ortalamalı Navier –Stokes (RANS) denklemleri Fluent’te çözdürülmüş, analizlerde Standart k-ε türbülans modeli seçilmiştir. Akış alanına ait hız verileri görsellerle sunulmuş ve akış verimliliğini etkileyen parametreler karşılaştırılmıştır. Analizler farklı düze geometrileri için gerçekleştirilmiştir. Geometri değişiklikleri düze açıklık oranı (B) ve düze açısı (α) değiştirilerek sağlanmıştır. Mevcut düze geometrisi ile farklı geometrilerin akış alanına ait hız değişkenleri üzerinden karşılaştırma yapılmıştır. Düze açıklık oranının %20-30 civarında ve düze açısının 0o (ki bu düzenin yatay konumda olduğu anlamına gelir) olmasının ram makinesinde daha verimli bir akış sağladığı sonucuna varılmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Ram makinesi
• Düze
• Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği
• Hava akışı

Destekleyen Kurum

İNÖNÜ ÜNİVERSİTESİ, ILSAN TEKSTİL A.Ş.

Proje Numarası

2425

Teşekkür

YAZARLAR ADI GEÇEEN KURUMLARA TEŞEKÜR EDERLER.

Kaynakça

1. Türkiye İhracatçılar Meclisi, 2020 Yılı İhracat Raporları, https://tim.org.tr/tr/ihracat-rakamlari, Erişim 18 Aralık 2020.
2. Türkiye İstatistik Kurumu, 2020 Yılı Enerji İthalat Raporları, https://data.tuik.gov.tr/Kategori/GetKatego ri?p=cevre-ve-enerji-103&dil=1
3. B. Cınar Gelir and H. Ceylan, The effect of the heat recovery on fuel consumption in the stenter machine, Thermal Science, 25, 1047-1055, 2021. https://doi.org/10.2298/TSCI190510336C
4. R. T. Oğulata, F. D. Kadem ve E. Koç, Tekstilde kurutma yöntem ve makinaları, 4. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi ve Sergisi, sayfa 803-810, İzmir, Türkiye, 04-07 Kasım 1999.
5. M. Juraeva, K. J. Ryu, and D. J. Song, Optimum design of the injection duct system of a stenter machine, Journal of Mechanical Science and Technology, 31, 2279-2285, 2017. https://doi.org/10.1007/s12206-017-0424-6
6. W. P. Llanos, M. R. Santos, B. M. Quadri and O. I. Martins, Phenomenological modeling and simulation of a textile stenter, Textile Research Journal, 0, 1-18 2020. https://doi.org/10.1177/0040517520918231
7. H. Baxi, A. Patel, and J. Barve, Modelling and Simulation of Dryer System. Proceedings of 2015 International Conference on Industrial Instrumentation and Control, pp. 1544-1549, Pune, India, 2015.
8. N. G. Patel, D. J. Shendageb, M. G. Parikhc, S. K. Basuc and M. H. Badea, Energy model-based benchmarking of the drying process in the stenter machine, Drying Technology an International Journal, 39, 1114-1133 2021. https://doi.org/10.1080/07373937 .2021.1907401

9. R. T. Oǧulata, Utilization of waste-heat recovery in textile drying. Applied Energy, 79, 41–49 2004. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2003.12.002.
10. D. Fiaschi, G. Manfrida, L. Russo and L. Talluri, Improvement of waste heat recuperation on an industrial textile dryer: Redesign of heat exchangers network and components. Energy Conversion and Management, 924-940, 150, 2017. https://doi.org/10.1 016/j.enconman.2017.05.053
11. A. E. Akan ve D. B. Özkan, Ram makinesinde kurutma prosesinin enerji verimliliği analizi, Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 10, 157-167, 2019. https://doi.org/10.24012/dumf.434850
12. A. E. Akan and D. B. Özkan, Experimental examination and theoretical modeling of drying behavior in the ram machine, Drying Technology an International Journal, 38, 1760-1775, 2020. https://doi.org/10.1080/0737393 7.2019. 1662436
13. A. E. Akan and F. Ünal, Thin‑Layer Drying Modeling in the Hot Oil‑Heated Stenter, International Journal of Thermophysics, 41, 2020. https://doi.org/10.1007/s10 765-020-02692-x
14. M. H. Sheshir, Finishing Machines, https://textilelab.blogspot.com/, Erişim 07 Aralık 2020.
15. Fluent, A. N. S. Y. S. ANSYS fluent theory guide 15.0. ANSYS, Canonsburg, PA, 33, 2013.