بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش به منظور بررسی اثرات تنش برشی القا شده توسط جریان لخته ای بر روی دیواره در کاهش جرم گرفتگی غشاها به شبیه سازی CFD جریان لخته ای دو فازی در یک غشاء لوله ای عمودی پرداخته شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی در قالب فراوانی نسبی تنش های برشی برای دو مخلوط آب - هوا و اتانول- هوا ارائه شده است. تنش برشی القا شده در اثر عبور جریان لخته ای و برای دبی های بالای مایع و پایین گاز تطابق خوبی را با نتایج گزارش شده در مقالات قبلی نشان دادند .
مقدمه
هوازنی که یک جریان دو فازی گاز مایع تولید می کند، به عنوان یک روش مؤثر برای کاهش جرم گرفتگی غشاها شناخته شده است ]ٌ.[ زمانیکه یک مخلوط گاز مایع در یک لوله عمودی به سمت بالا جریان پیدا می کند، بسته به دبی گاز و مایع، هندسه لوله و خواص دو سیال الگوهای جریان مختلفی می تواند شکل بگیرد. که عبارتند از: جریان حبابی، جریان لخته ای و جریان حلقوی و جریان لخته ای به خاطر دبی نسبتا پایین گاز، متداولترین جریان در کاهش جرم گرفتگی سیستم های غشایی شناخته شده است.
راتکوویچ ]ّ[ به منظور توسعه استراتژی های بهتر کنترل جرم گرفتگی، بروی هیدرودینامیک القا شده توسط هوازنی در بیوراکتورهای غشایی با غشاهای لوله ای عمودی تمرکز نمود . وی در مطالعات خود به بررسی تنش برشی دیواره پرداخت. باید متذکر شویم که قبل از راتکوویچ نیز مطالعاتی برای بررسی اثر جریان لخته ای بر روی تنش برشی در لوله های عمودی صورت گرفته بود که تمامی آنها تنها اثر یک لخته گازی منفرد با اندازهی ثابت را مورد ملاحظه قرار داده بودند ]ًٌ-ْ.[ ولی راتکوویچ اثر لخته های گازی با اندازه های متغیر را بررسی نمود که نوعاً در یک غشاء لوله ای عمودی هوازنی شده با مقیاس تجاری شکل می گیرند.
اندازهی این لختها کاملاً تصادفی است و تمایل دارند هنگام بالا رفتن از لوله به یکدیگر بپیوندند ]ّ.[ در این مقاله به منظور بررسی اثرات تنش برشی القا شده توسط جریان لخته ای در کاهش جرم گرفتگی غشاها به شبیه سازی CFD جریان لختهای دو فازی در یک غشاء لوله ای عمودی پرداخته شده است . نتایج حاصل از شبیه سازی در قالب فراوانی نسبی تنش های برشی برای دو مخلوط آب- هوا و اتانول-هوا ارائه شده است.
-مدلسازی CFD
در مقاله حاضر، مدلسازی یک جریان دوفازی با استفاده از روش 35VOF برای دنبال کردن مسیر حرکت یک حباب منفرد در لوله های عمودی - جریان لخته ای - هم در مایعات ساکن و هم در مایعات جاری به کمک نرمافزار Fluent v6.3 صورت گرفته است . مدل VOF برای سیالات امتزاج ناپذیر در جایی که موقعیت سطح مشترک بین سیالات مهم می باشد، به کار می رود. این مدل به وسیله حل یک دسته منفرد از معادلات مومنتوم و دنبال کردن کسر حجمی هر سیال در سرتاسر ناحیه، جریان را مدل میکند.
