بخشی از مقاله
چکیده
یک مدل سیال دوفازی اولرین-اولرین ترکیب شده با تئوری بیلان جمعیتی برای مدلسازی راکتور لوپ پلیمریزاسیون پلیپروپیلن به کار گرفته شده است. در این پژوهش از روش دینامیک سیال محاسباتی برای بهره بردن از مزیتهای بسیار آن در شبیهسازی میدان جریان و از روش بیلان جمعیتی برای محاسبهی پراکندگی اندازهی ذرات فاز ثانویه بهره گرفته شده است. نتیجهها نشان می-دهند که ذرات جامد به صورت نسبی در بخش بیرونی راکتور تجمع می یابند و با افزایش میانگین اندازهی ذرات فاز جامد، درصد فاز جامد در ناحیهی نزدیک به خروجی لوپ پلیمریزاسیون افزایش مییابد.
-1 مقدمه
پلیپروپیلن در راکتورهای پلیمریزاسیون حلقوی تولید میشود، که دارای یک سیستم جریان دوفازی می-باشد. برای درک کامل رفتار سیال و همچنین بررسی گسترده پارامترهای عملیاتی و دیگر پارامترهای اثر گذار، در سالهای اخیر از ابزارهای شبیه سازی مختلفی استفاده شده است. درک رفتار سیال در این حالت، برای هرگونه اقدام در خصوص شبیهسازی این راکتور، ضروری به نظر میرسد. همچنین، واکنشهایی که بر اثر رفتار ذرات رخ میدهد - مانند جوش، شکست و غیره - نیز باید در نظر گرفته شود.
شی و همکاران [1] با استفاده از مدل دوسیالی اولرین-اولرین توانستند رفتار سیال درون راکتور حلقوی را به خوبی پیشبینی کنند. گائو و همکاران [2]، یک مدل سه بعدی دینامیک سیالات محاسباتی با استفاده از مدل دوسیالی اولرین-اولرین که شامل تئوری سنتیکی جریان گرانولی، موازنه انرژی و معادله انتقال حرارت میباشد، برای تشریح جریان دوفازی مایع-جامد پایا در یک راکتور پلیمریزاسیون حلقوی متشکل از حلقه و پمپ محوری، توسعه دادهاند. کوتولاس و همکاران [3] در مطالعه خود یک مدل جامع و شامل برای پیشبینی تحول پویای توزیع اندازه ذرات در سیستمهای پراکنده مایع-مایع غیر واکنشی و پلیمریزاسیون سوسپانسیون مایع - جامد - -مایع واکنشی را توسعه دادند.
لو و همکاران [4]، مدل موازنه جمعیت پایایی برای توزیع اندازه ذرات - PSD - پلیپروپیلن تولیدی راکتورهای حلقهای را توسعه دادند که نوع جریان، دینامیک ذرات پلیمر و رشد و کاهش ذرات را در نظر می-گیرد. از آنجایی که رفتار سیال در حالت پایا بررسی شده، ولی واکنش پلیمریزاسیون ذاتاٌ فرآیندی پویاست، برای بررسی دقیق رفتار سیال درون راکتور نیاز است هر دو مورد به صورت همزمان و در حالت پویا مورد بررسی قرار گیرد. هدف این پژوهش، بررسی ترکیب دینامیک سیالات محاسباتی - CFD - با مدل موازنه جمعیت - PBM - برای بررسی تحول پویای سیال در درون راکتور با گذشت زمان میباشد.
-2 مدلسازی
یک راکتور حلقوی دو بعدی - ابعاد متناسب با یک راکتور pilot واقعی میباشد - با پمپ محوری برای مدلسازی در نظر گرفته شده که در شکل 1 مشخص است. شکل 1 شمای راکتور حلقوی دو بعدی با پمپ محوری [5]
