بخشی از مقاله
چکیده
در تحقیق حاضر، با استفاده از ابزار دینامیک سیالات محاسباتی به بررسی اثرجهت گیري دریچه هاي هدایت بخار، بر روي سینی هاي غربالی پرداخته ایم. سینی غربالی شبیه سازي شده در مقیاس صنعتی است. از دریچه هاي هدایت بخار به منظور بهبود الگوي جریان مایع بر روي سینی استفاده شده است. پژوهش هاي قبل نشان داده اند تعداد 8 دریچه بهترین حالت را دارد. در کار حاضر سعی شد تا بهترین محل قرار گیري این دریچه ها بدست بیاید.
استفاده از این دریچه ها در گوشه هاي سینی از جنبه تشکیل حباب بهتر تشخیص داده شد. بهترین محل قرار گیري یک ردیف 4تایی در گوشه سینی در فاصله 0/2 متر از ورودي مایع و یک ردیف 4 تایی در فاصله 0/6 متر از ورودي مایع و 0/2 متر از بند خروجی و با زاویه 25 درجه نسبت به جهت مستقیم عبور مایع به درون ناودانی، تشخیص داده شد.
کلمات کلیدي: دینامیک سیالات محاسباتی، تقطیر، سینی، هیدرودینامیک، دریچه هاي هدایت بخار
مقدمه
عملیات تقطیر توسط برج هاي سینی دار یکی از متداول ترین روش هاي جداسازي است و سینی هاي غربالی از رایج ترین انواع سینی ها ي مورد استفاده در صنعت به شمار می روند. از مشکلات این نوع سینی ها حرکت غیر یکنواخت جریان مایع بر روي سینی است . ساختار هندسی دایره اي شکل این سینی ها مایع را وادار می کند که از قسمت وسط سینی جریان یافته و در نتیجه توزیع سرعت مایع بر روي سینی غیر یکنواخت گردد.
این عامل موجب کاهش بازده سینی و ایجاد نقاط ساکن و مرده روي سینی می شود. براي رفع این مشکل می توان از دریچه هاي هدایت بخار استفاده کرد. تحقیقات بر روي سینی ها با کمک CFD از سال 1998 توسط محققین گوناگونی صورت گرفته است. یک مدل یک بعدي و پایا براي فاز مایع در رژیم جریان سرکف ارائه دادند. فیشر و کوارینی تلاش کردند که هیدرودینامیک گاز مایع را به کمک یک مدل سه بعدي گذرا توصیف کنند. یک مدل سه بعدي در چارچوب اولري-اولري براي شبیه سازي هیدردینامیک هر دو فاز ارائه کردند.
مدل CFD خود را بر روي یک سینی با ناودانی در مقیاس صنعتی انجام دادند و نتایج خود را با نتایج تجربی مقایسه کردند یک مدل سه بعدي دو سیالی در چارچوب اولري اولري براي تعیین همزمان هیدرودینامیک و توزیع غلظت سینی غربالی ارائه کردند. هیدرودینامیک سینی MVG را نیز به کمک CFD بدست آوردند و کلیه پارامتر هاي هیدرودینامکی آن را گزارش دادند و این پارامتر هاي هیدرودینامیکی را با سینی غربالی مقایسه کردند. به تازگی اکس جی لی و همکاران نیز یک مدل CFD سه بعدي گذرا براي پیش بینی هیدرولیک سینی دریچه اي ارائه دادند.
تحقیقات صورت گرفته بر روي سینی ها به منظور اثبات توانایی مدل هاي CFD در طراحی سینی بوده است. در کارهاي بعدي سعی شد با روش دینامیک سیا لات محاسبات ی عملکرد سینی غربالی با استفاده از دریچه هاي هدایت بخار بهبود ببخشیده شود. به این منظور آرایش هاي گوناگون از دریچه ها شب یه سازي و بررسی شد. بهترین آرایش بدست آمده آرای ش 8 دریچه اي است. آرایش 8 دریچ ه اي توانست ه است،
سرعت مایع را در گوشه هاي سینی به میزان قابل توجهی به بود ببخشد . دریچه هاي هدایت بخار با هدایت جریان بخار از مسیر عمودي به مسیر افقی بر روي ج ریان مایع اثر می گذارند. فایده این دریچه ها ایجاد اف ت فشاري است که بخار را به گونه مناسب بر روي سینی پخش می کند. ای ن افت فشار می تواند باعث انرژي شود که مایع را به حرکت در آورد. در نتیجه اگر از دریچه ها ي هدایت بخار به درستی استفاده شود، انرژي که صرف ماندگی گاز میشود، صرف بالا بردن کارایی سینی می گردد. پیشنهاد استفاد ه از این ابزار در پ تنت هاي گوناگون ارائه شده است.
در تحقیق حاضر سعی شده تا بهترین محل قرار گیري این دریچه ها بدست بیاید. . محل قرارگیري دریچه ها از جنبه تشکیل حباب بررسی شده و جهت گی ري هاي مخت لف براي آرایش 8 تایی ارزیابی شده است.مشخصات هندس ی و اندازه هاي مورد استفاده قرار گرفته از این دریچه ها، در این تح قیق بر اسا س اندازه هاي پیشنهاد شده است.
معادلات حاکم
جریان دو فازي گاز مایع در روي سینی از پیچیده ترین حالت هاي جریان سیال در دستگاه هاي فرایندي می باشد. جهت مدل سازي حرک ت فاز ها روي سینی با استفاده از CF D علاوه بر معادلات بقا اندازه حرکت، ب سته به شرایط جریان، به مدل هاي تکمیلی از جمله: مدل آشفتگی، معادلات ضرایب انتقال اندازه و... بستگی دارد.
