مدل اصلاح‌ شده حرکت مواد در استوانه‌های دوار

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 زنجان، دانشگاه زنجان، دانشکده مهندسی، گروه مهندسی شیمی

2 تهران، دانشگاه علم و صنعت، دانشکده مهندسی شیمی

3 هیات علمی - دانشکده مهندسی شیمی - دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

در این مقاله با استفاده از داده‌های به دست آمده از یک پایلوت آزمایشگاهی استوانه دوار شفاف یک مدل اصلاح‌شده، در شرایط پایا، برای بیان تغییرهای ارتفاع بستر مواد نسبت به طول استوانه دوار ارایه ‌شده است. ساختار مدل اصلاح‌شده بر مبنای مدل حالت‌پایای موجود در مراجع و شامل 4 پارامتر اضافی نسبت به آن می‌باشد.توسعه مدل شامل دو بخش است. در بخش اول با استفاده از داده‌های آزمایشگاهی ارتفاع بستر مواد در انتهای تخلیه و با استفاده از روش برازش بردار پشتیبان (SVR) شرط مرزی مدل اولیه تصحیح‌شده است، سپسبا استفاده از داده‌های آزمایشگاهی مربوط به ارتفاع پایای بستر مواد در طول استوانه و با استفاده از الگوریتم ژنتیک (GA) پارامترهای مدل اصلاح‌شده تعیین‌شده‌اند. برای اندازه‌گیری و تشخیص چگونگی تغییر انباشتگی مواد در ناحیه­ های گوناگون استوانه از فناوری پردازش تصویری استفاده‌شده است. مدل اصلاح‌شده در تمامی بازه ­ی پارامترهای عملیاتی و طراحی به ویژه در شیب‌های بالا و سرعت دوران پایین استوانه و همچنین در انتهای تخلیه مواد که مدل اولیه برای آن انحراف زیادی از واقعیت را نشان می‌دهد، تطابق بسیار مناسبی با داده‌های آزمایشگاهی دارد. میانگین مربعات خطای مدل اولیه در مقایسه با مدل اصلاح‌شده نسبت به داده‌های جمع‌آوری‌شده از سرتاسر طول استوانه از مقدار 0.122 به مقدار 0.014کاهش‌یافته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 [1] Mostorakos E., Massias A., Tsakiroglou C.D., Goussis D.A., Burganous V.N., CFD Predictions for Cement Kiln Including Flame Modeling, Heat Transfer and Chemistry, Applied Mathematical Modeling, 23, 55 (1999).

[2] Saeman W.C., Passage of Solids Through Rotary Kilns, Chem. Eng. Sci., 47, 508-514 (1951).

[3] Kramers H., Croockewit P., The Passage of Granular Solids through Inclined Rotary Kilns, Chem. Eng. Sci, 1, 259- 265 (1952).

[4] Perron J., Bui R.T., Rotary Cylinders: Solid Transport Prediction by Dimensional and Rheological Analysis, Can. J. Chem. Eng., 68:61-68 (1990).

[5] Spurling R.J., Davidson J.F., Scott D.M., The Transient Response of Granular Flows in An Inclined Rotating Cylinder, Trans. IChemE, 79: 51-61 (2001).

[6] Ranco J.J., Tecnologia deLas Operaciones y Los Procesos de la Industria Quimica, Industria y Quimica, 20: 605-614 (1965).

[7] Vahl L., Kingma W.G., Transport of Solids Through Horizontal Rotary Cylinders, Chem. Eng. Sci., 1: 253-258 (1952).

[8] Afacan J.H., Masliyah A., Solid Hold-up in Rotary Drums, Powder Technology, 61: 179-184 (1990).

[9] Spurling R.J., “Granular Flow in an Inclined Rotating Cylinder: Steady state and Transient”, Ph. D. Thesis, Department of Chemical Engineering, University of Cambridge (2000).

[10] Specht E., Yi-Chun. Shi, Woche H., Knabbe J., Sprinz U., Experimental Investigation of Solid Bed Depth at the Discharge End of Rotary kilns, Powder Technology, 197: 17-24 (2010).

[11] Lebas E., Hanrot F., Ablitzer D., Houzelot J.L., Experimental Study of Residence Time, Particle Movement and Bed Depth Profile in Rotary Kilns, Can. J. Chem. Eng. ,73: 173-180 (1995).

[12] Mujumdar K.S., "Modeling of Rotary Cement Kiln: Reaction Engineering and CFD", 1st Edition, VDM Verlag Dr. Müller Publication, Germany (2009).

[13] Yousefi M.R., Shirvani M., Material Flow in Rotary Drums, Int. J. Eng., 27: 509-519 (2014).

[14] Govender I., Granular Flows in Rotary Drums; A Rheological Perspective Review Article, Minerals Engineering. 92: 168-175 (2016).

[15] Santomaso A.C., Ding Y.L., Lickiss J.R., York D.W., Investigation of Granular Behaviour in Rotating Drum Operated over a Wide Range of Rotational Speed, Chem. Eng. Res. and Des., 81: 936-945 (2003).

[16] Zheng Q.J., Yu A.B., Modeling the Granular Flow in Rotating Drum by the Eulerian Finite Element, Powder Technology, 286: 361-370 (2015)

[17] Henein H., Brimacombe J., Watkinson A.P., Experimental Studies of Transverse Bed Motion in Rotary Kilns, Met. Trans., 14B, 207-220 (1983).

[18] Burges C.J.C., A Tutorial on Support Vector Machines for Pattern Recognition, Data Mining and Knowledge Discovery, 2(2): 121–167 (1998).

[19] Cortes C. and Vapnik. V, Support Vector Networks, Machine Learning, 20: 273–297 (1995).

[20] Peng Z., Yin H., ECT and LS-SVM Based Void Fraction Measurement of Oil-Gas Two-Phase Flow, Iran. J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 29 (1): 41-50 (2010).

[21] Sarrami Foroushani, A. and M. Nasr Esfahany, CFD Simulation of Gas-Solid Two-Phase Flow in Pneumatic Conveying of Wheat, Iran. J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 34(4): 123-140 (2015).

[22] Torabi Dashti H., Masoudi-Nejd A., A Mining Biological Repetitive Sequences Using Suport Vector Machines and Fuzzy SVM, Iran. J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 29(4): 1-17 (2010)

[23] Basak1 D., Pal S., Patranabis D.C., "Support Vector Regression, Neural Information Processing – Letters and Reviews", 11: No. 10 (2007).

[24] Lawrence D., "Handbook of Genetic Algorithms, Van Nostrand Reinhold", 1st edition (1991).

[25] Mitchell M, "An Introduction to Genetic Algorithms, The MIT Press" (1998).

[26] Winter G., Periaux J., Galan M., Guesta P.," Genetic Algorithms in Engineering and Computer Science", John Wiley & Sons (1996).

[27] Michalewicz Z., "Genetic Algorithms + Data Structures = Evolution Programs", Springer-Verlag (1996).