شبیه سازی CFD جریان دوفازی جفت شده با واکنش های شیمیایی در یک راکتور جریان پلاگ

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی بیوسیستم، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

2 دانشیار مهندسی شیمی دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

3 مهندسی بیوسیستم، دانشگاه تبریز، ایران

چکیده

درک این‌که یک فرآیند چگونه کار می‌کند، لازمه‌ی طراحی و بهره‌برداری موفق از آن فرآیند می‌باشد. هضم بی‌هوازی یک فرآیند بیوشیمیایی پیچیده‌ی چند مرحله‌ای است که شامل یک سری واکنش‌های میانی است که توسط گروه‌های مختلفی از میکروارگانیسم‌های بی‌هوازی صورت می‌گیرد. در این پژوهش شبیه‌سازی بر پایه‌ی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) سه بعدی جفت شده با واکنش‌ها در یک راکتور نیمه پیوسته‌ی پلاگ انجام شد. از نرم‌افزار تجاری FLUENT 6.3 برای حل معادلات حاکم استفاده شد. شبیه‌سازی جریان دو فازی گاز-مایع با استفاده از مدل چند فازی اولر و مدل آشفتگی (RNG) انجام شد. هیدرودینامیک و واکنش‌های هضم بی‌هوازی درون راکتور از روش قاب مرجع چندگانه (MRF) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی نشان داد الگوی جریان درون راکتور به شدت تحت تاثیر لزجت و چگالی سوبسترا و شدت همزدن است. مقایسه سه سرعت همزدن نشان داد همزدن با شدت زیاد، فاز گاز بالای راکتور را تحت تاثیر قرار می‌دهد. کانتور غلظت‌های مولی CH4 و CO2 در سیستم بی‌هوازی یک الگوی جریان پلاگ را نشان داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات