بهینه سازی لوله‌ی گردابه‌ای برای بازیابی میعانات از گاز ارسالی به فلر

اویسی, سعید; چراغی, الهام

بهینه سازی لوله‌ی گردابه‌ای برای بازیابی میعانات از گاز ارسالی به فلر

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی شیمی، دانشکده نفت و پتروشیمی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

چکیده

در این مطالعه، جریان دو فازی سیال گاز و قطرههای ریز میعانات گازی در لوله‌‌ی گردابه‌ای با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی شبیه سازی شد. پارامترهای طراحی این تجهیز شامل قطر لوله‌ی گردابه‌ای، طول لوله‌ی گردابه‌ای، قطر دهانه ورودی، قطر شیر مخروطی، زاویه‌ی شیر مخروطی، قطر خروجی سرد، سرعت سیال ورودی، فشار خروجی سرد، و فشار خروجی گرم می‌باشند. این پارامترها، که اندازه های هندسی و شرایط عملیاتی این تجهیز را در بر می‌گیرند، با هدف بیش ترین جداسازی میعانات گازی از گاز خروجی از تفکیک‌گر های فازی با استفاده از روش‌های آماری طراحی آزمایش بهینه‌سازی شدند. داده‌های مورد نیاز برای انجام هفت مرحله طراحی آزمایش با انجام 137 شبیه سازی با کمک دینامیک سیالات محاسباتی محاسبه شدند. سپس مقیاس آزمایشگاهی لوله‌‌ی گردابه‌ای مورد نظر مطابق این اندازههای هندسی بهینه، ساخته شد و در شرایط عملیاتی گوناگون مورد آزمایش قرار گرفت. دیده شد که لوله‌ی گردابه ای ساخته شده در این پژوهش در شرایط آزمایشگاهی قادر به بازیابی 91% از میعانات موجود در جریان گاز می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Ranque G. J., Experiences on Expansion in a Vortex with Simultaneous Exhaust of Hot Air and Cold Air, J. Phys.Radium, 7: 112-114 (1933).

[2] Hilsch R., The Use of Expansion of Gases in Centrifugal Field as a Cooling Process, Z.Naturforschung, 18: 208-214 (1946).

[3] Linderstrom C.U. Lang., Gas Separation in the Ranque-Hilsch Vortex Tube, Int. J. Heat Mass Transf, 7: 1195-1206(1964).

[4] Takahama H., Yokosawa H., Energy Separation in Vortex Tubes with Divergent Section, Transactions of the ASME, 103: 196-203 (1981).

[5] Celik A., Yilmaz.M., Kaya M., Karagoz S., The Experimental Investigation and Thermodynamic Analysis of Vortex Tubes, Heat and Mass Transfer, 53: 1-11 (2016).

[6] Sardesai., Manohar R. Kulkarni, Chetan R., Enrichment of Methane Concentration via Separation of Gases Using Vortex Tubes, Journal of energy engineering, 128: 1-12 (2002).

[7] Eiamsa-ard S., Promvonge P., Numerical Prediction of Vortex flow and Thermal Separation in a Subsonic Vortex Tube, Journal of Zhejiang University SCIENCE A, 8: 1406-1415 (2006).

[8] Gulyaev A.I., Investigation of Conical Vortex Tube, Journal of Engineering Physics, 3: 326-331 (1966).

[9] Dyskin L.M., Characteristics of Vortex Tube with Detwisting of Cold Flow, Inzhenerno-Fizicheskii Zhurnal, 57: 38-41 (1989).

[10] Dincer K., Avci A., Baskaya S., Berber A., Experimental Investigation and Exergy Analysis of the Performance of a Counter Flow Ranque-Hilsch Vortex Tube with Regard to Nozzle Cross-Section Areas, International journal of refrigeration, 33: 954-962 (2010).

[11] Farhadi F., Mahmoodi S., Experimental Analysis of a Ranque-Hilsch Vortex Tube for Optimizing Nozzle Numbers and Diameter, Applied Thermal Engineering, 61: 500-506 ( 2013).

[12] محمدی جوزانی، محمدرضا،. بهجت، یعقوب،. شاه حسینی، شاهرخ،. قائمی، احمد،. بررسی هیدرودینامیک سانترفیوژ گازی با استفاده از تحلیل CFD، نشریه شیمی و مهندس شیمی ایران، (1)33: 89 تا 101 (1393)