شبیه سازی CFD انتقال نیوماتیک ذرات پرپلیمر و محاسبه سرعت ته نشینی آنها

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

تهران، دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده مهندسی شیمی، آزمایشگاه تحقیقاتی دینامیک سیالات محاسباتی

چکیده

در این پژوهش سرعت ته نشینی ذرات پرپلیمر هنگام انتقال نیوماتیک با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) به‌ دست آمده است. شبیه ‌سازی با استفاده از دیدگاه اولرین ـ لاگرانژین انجام شده است. برای حل عددی معادله ‌های حاکم بر سامانه انتقال نیوماتیک در حالت پایا از روش حجم محدود برای فاز پیوسته و روش رانگ کوتا مرتبه پنجم برای فاز ناپیوسته استفاده شده است. مقایسه نتیجه ‌های به دست آمده از شبیه ‌سازی با رابطه تجربی موجود برای محاسبه افت فشار در خطوط انتقال نیوماتیک نشان می ‌دهد که سرعت ته نشینی پیش ‌بینی شده توسط شبیه‌ سازی CFD به‌ طور متوسط 6/17درصد نسبت به رابطه تجربی خطا دارد. تأثیر افزایش سرعت ظاهری گاز بر  افت فشار و همچنین تأثیر در نظر گرفتن توزیع اندازه ذره‌ ها بر سرعت ته نشینی مطالعه شده است. نتیجه ‌های به دست آمده از شبیه ‌سازی CFD نشان می ‌دهد که با در نظر گرفتن توزیع اندازه ذره ها، سرعت ته ‌نشینی و افت فشار خط انتقال افزایش می ‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Ullman, “Encyclopedia of Industrial Chemistry”, 33, p. 482 (1996).

[2] Liang S.F., Chao Z., “Principle of Gas- Solid Flow”, CambridgeUniversity Press, (1998).

[3] Fokeer S., Kingman S., Lowndes I., Reynolds A., Characterization of the Cross Sectional Particle Concentration Distribution in Horizontal Dilute Flow Conveying a Review, Chem. Eng. Process., 43, p.677 (2004).

[4] Ranade, V., “Computational Flow Modeling for Chemical Reactor Engineering”, Academic Press (2002).

[5] Huber N., Summerfield M., Modeling and Numerical Calculation of Dilute Phase Pneumatic Conveying in Pipe Systems, Powder Technol., 99, p. 90 (1998).

[6] Bilirgen H., Levy E., Mixing and Dispersion of Ropes in Lean Phase Pneumatic Conveying, Powder Technol., 119, p. 37 (2001).

[7] Bilirgen H., Levy E., Prediction of Pneumatic Conveying Flow Phenomena Using Commercial CFD Software, Powder Technol., 95, p. 37(1998).

[8] Tsuji Y., Morikawa Y., Tanaka T., Nakatsukasa N., Nakatani M., Numerical Simulation of Gas-Solid Two-Phase Flow in a Two-Dimensional Horizontal Channel, Int. J. Multiphas Flow, 13, p. 671, ) 1987(.

[9] Sommerfeld M., Modelling of Particle/Wall Collisions in Confined Gas-Particle Flows, Int. J. Multiphas Flow, 18, p. 905 (1992).

[10] Vesilind A., The Rosin-Rammler Particle Size Distribution, Resource Recovery and Conservation, 3, p. 275,(1980).

[11] Launder B.E., Spalding D.B., The Numerical Computation of Turbulent Flow, Comp. Meth. App. Eng., 3, p. 269 (1974).

[12] Sommerfeld M., Analysis of Collision Effect for Turbulent Gas Particle Flow in Horizontal Channel: Part Ι. Particle Transport, Int. J. Multiphas Flow, 29, p. 675(2003).

[13] Patankar S.V., “Numerical Heat Transfer and Fluid Flow”, McGraw-Hill, (1980).

[14] Gerald C.F., “Applied Numerical Analysis”, Addison Wesley Longman, (1999)

[15] Tashiro H., Peng Y., Tomita Y., Numerical Prediction of Saltation Velocity for Gas-Liquid Two-Phase Flow in Horizontal Pipe, Powder Technol., 91, p. 141 (1997).

[16] Bird R.B., Warren E. Stewart, Edwin N. Lightfoot, “Transport Phenomena”, John Wiley& Sons, (2002).