مطالعه اختلاط فازها در سینی غربالی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسنده

یاسوج، دانشگاه یاسوج، دانشکده مهندسی،‌گروه مهندسی شیمی

چکیده

دراین پژوهش، یک مدل دینامیک سیالات محاسباتی ((CFD سه بعدی دو سیالی در چارچوب اولری- اولری برای شبیه سازی هیدرودینامیک جریان‌ها روی سینی غربالی در مقیاس صنعتی به منظور مطالعه اختلاط فازها توسعه داده شده است. فازگازگسسته و فاز مایع پیوسته به عنوان دو فاز با اثرهای متقابل در نظر گرفته شده اند. برای بررسی وضعیت اختلاط فازها، سه پارامتر توزیع جزء حجمی، توزیع دانسیته مخلوط و سطح تماس فازهای گاز ـ مایع در مکان‌های گوناگون سینی بررسی شده اند. در چهار ناحیه شامل پشت بند خروجی، در نزدیکی ورودی مایع به سینی، کنار دیواره برج و در فاصله بین سوراخ‌های مجاور وضعیت اختلاط نامناسب دیده شد. در ناحیه مرکزی سینی جریان به تقریب قالبی با توزیع به نسبت یکنواخت اختلاط فازها دیده شد. میزان اختلاط بستگی به شدت جریان گاز و مایع دارد و پاسخ ناحیه مرکزی و چهار ناحیه مشخص شده با اختلاط غیر یکنواخت به تغییر شدت جریان مایع و گاز متفاوت است. این مدل امکان دیدن جزئیاتی را فراهم نموده است که تاکنون مطالعه‌ های موجود قادر به ارایه آنها نبوده اند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Taylor R., Krishna R., "Multicomponent Mass Transfer", Wiley-Interscience, (1993).
[2] Zhao D., Guo L., Lin C., Zhang X., An Experimental Study on Local Interfacial Area Concentration Using a Double-Sensor Probe. Int J Heat Mass Transf., 48, p. 1926 (2005).
[3] Pohorecki R., Moniuk W., Bielski P., Sobieszuk P., Da. Browiecki G., Bubble Diameter Correlation via Numerical Experiment. Chem Eng J., 113, p. 35 (2005).
[4] Delhaye J.M., Brichard P., Interfacial Area in Bubbly Flow: Experimental Data and Correlation. Nucl Eng Des., 151, p. 65 (1994).
[5] Tomida T., Yusa F., Akazaki T., Effective Interfacial are and Liquid Side Mass Transfer Coefficient in Upward Two-Phase Flow of Gas-Liquid Mixtures. Chem Eng J., 16, p. 81 (1978).
[6] Martin R., Wagner H., Po¨pel J., Kalte P., Pure Oxygen Desorption Method- a New and Cost-Efective Method for the Determination of Oxygen Transfer Rates in Clean Water. Wat Sci Tech., 38, p. 103 (1998).
[7] Puskeiler R., Weuster-Botz D., Combined Sulfite Method for the Measurement of the Oxygen Transfer Coefficient kLa in Bioreactors. J Biotechnol., 120,430–438 (2005).
[8] Van Baten J.M., Krishna R., Modeling Sieve Tray Hydraulics Using Computational Fluid Dynamics, Chem. Eng. J.,  77, p. 143 (2000).
[9] Krishna R., van Baten J.M., Ellenberger J., Higler A.P., Taylor R., CFD Simulations of Sieve Tray Hydrodynamics,  Chem. Eng. Res. Des., Trans. Inst. Chem. Eng., 77, p. 639 (1999).
[10] رهبر رحیمی، محمودرضا رحیمی، فرهاد شهرکی، بررسی توانمندی دینامیک سیالات محاسباتی در طراحی سینی های غربالی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، 24و19 (1384).
[11] محمودرضا رحیمی، "شبیه سازی هیدرودینامیک، انتقال حرارت و انتقال جرم در سینی های غربالی برج تقطیر با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی"، پایان نامه دکتری مهندسی شیمی، دانشگاه سیستان و بلوچستان (1385).
[12] Gesit G.K., Nandakumar K., Chuang K.T.,  CFD Modeling of Flow Patterns and Hydraulics of Commercial-Scale Sieve Trays, AIChE. J., 49, p. 910 (2003).
[13] Rahimi R., Rahimi M.R., Shahraki F., Zivdar M., Efficiencies of Sieve Tray Distillation Columns by CFD Simulations, Chem. Eng. Technol.J., 29(3), p. 326 (2006).
[14] Rahimi M.R., Karimi H., A 3-D Two-Fluid CFD Model for Hydrodynamics of Industrial Scale Sieve Trays with Nonuniform Gas Distribution, "11th International Conference on Multiphase Flow in Industrial Plants", Palermo, Italy, 7-10 sept. (2008).
[15] Rahimi M.R., Karimi H., CFD Simulation of Hydraulics of Sieve Trays with Gas Mal-Distribution, Chemical Product and Process Modeling , 5(1),  Article 2 (2010).
[16] Alizadehdakhel A., Rahimi M., Abdulaziz Alsairafi A., Numerical and Experimental Investigation on a New Modified Valve in a Valve Tray Column, Korean Journal of ChemicalEngineering, 26(2), p. 475 (2009).
[17] Zarei T., Rahimi R., Zivdar M., Computational Fluid Dynamic Simulation of MVG Tray Hydraulics, Korean Journal of Chemical Engineering, 26(5), p. 1213 (2009).
[18] Li X.G., Liu D.X., Xu S.M. Li H., CFD Simulation of Hydrodynamics of Valve Tray, Chemical Engineering & Processing: Process Intensification, 48(1), p. 145 (2009).
[19] Rahimi M.R., Rahimi R., Shahraki F., Zivdar M., Prediction of Temperature and Concentration Distributions of Distillation Sieve Trays by CFD, Tamkang Journal of Science and Engineering, 9(3), p.265 (2006).
[20] Krishna R., Urseanu M.I., van Baten J.M., Ellenberger J., Rise Velocity of a Swarm of Large Gas Bubbles in Liquids, Chem. Eng. Sci., 54, 171 (1999).
[21] Bennett D.L., Agrawal B., Cook P.J., New Pressure Drop Correlation for Sieve Tray Distillation  Column, AIChE J., 29, p. 434 (1983).
[22] Solari R.B., Bell R.L., Fluid Flow Patterns and Velocity Distribution on Commercial-Scale Sieve Trays, AIChE J., 32, p. 640 (1986).
[23] Olujic Z., Jodecke M., Shilkin A., Schuch G., Kaibel B., Equipment Improvement Trends in Distillation, Chem. Eng. Process., 48, p. 1089 (2009).
[24] Brambilla A., The Effect of Vapor Mixing on Efficiency of Large-Diameter Distillation Plates, Chem. Eng. Sci., 31, p. 571 (1976).
[25] Zuiderweg F.J., Sieve Trays: A View on the State of the Art, Chem. Eng. Sci., 37, p. 1441 (1982).