Finite Element Analysis of Centrifugal Decanter Screw

Abstract

In this study, research and development studies were carried out for decanter machine used in waste water treatment sector. In the scope of the study, spiral design and analysis of decanters used in waste water treatment sector were performed. In the decanter, the product, which was taken into the machine, rotates at high speeds and was divided into two or more phases as solid and liquid. The spiral and the drum rotated at different angular speeds to dewater and transport the solid phase to the outside. For reasons such as the presence of two rotors rotating at high speeds in the machine, the spiral being asymmetric and the homogeneous distribution of the product inside, forces were applied to the spiral leaves. For the design, the mathematical equations that model the movement of the mixture taken into the machine and the loads to the drum and the helix were determined. The strength of the spirals having different leaf thicknesses was determined by using ANSYS which was based on finite element method. Stretch plots were obtained for spiral leaves by taking different spiral leaves. When the safety coefficient results are evaluated, the minimum value of the leaf thickness must be determined. In this case, the maximum equivalent stress value has been determined.

Özet

Bu çalışmada atık su arıtma sektöründe kullanılan dekantör makinesi için araştırma ve geliştirme çalışmalarıyapılmıştır. Çalışma kapsamında atık su arıtma sektöründe kullanılan dekantörlerde helezon tasarımı ve analiziyapılmıştır. Dekantörlerde makine içine alınan ürün, yüksek devirlerde dönerek katı ve sıvı olarak iki veya dahafazla faza ayrılır. Katı fazın susuzlaştırılıp dışarıya taşınması için helezon ile tambur farklı açısal hızlar iledönmektedir. Makinede yüksek devirlerde dönen iki rotorun bulunması, helezonun asimetrik yapıda olması veiçeriye alınan ürünün homojen dağılmaması gibi nedenlerden dolayı helezon yapraklarına kuvvetleruygulanmaktadır. Tasarım için öncelikle makine içerisine alınan karışımın hareketini modelleyen matematikseleşitlikler ile tambur ve helezona gelen yükler belirlenmiştir. Farklı yaprak kalınlığına sahip helezonların sonluelemanlar yöntemini temel alan analiz programı ANSYS kullanılarak dayanımı belirlenmiştir. Helezon yaprakkalınlıkları farklı alınarak her bir tasarım için gerilme grafikleri elde edilmiştir. Ayrıca her bir yaprak kalınlığı içinemniyet katsayı değerleri belirlenmiştir. Emniyet katsayısı sonuçları değerlendirildiğinde yaprak kalınlığınınolması gereken minimum değeri belirlenmiştir. Bu durumda maksimum eşdeğer gerilme değeri belirlenmiştir.