بخشی از مقاله
چکیده :
در این تحقیق جریان گاز مایع در تانک جداکننده گاز مایع همراه با صفحات موجدار و صفحات توزیع کننده با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی شبیه سازی شده و عوامل موثر بر راندمان آن مورد بررسی قرار گرفته است.
در این شبیه سازی از دیدگاه اولرین استفاده شده است و شبیه سازی در مقیاس صنعتی انجام گرفته است. جهت اعتبارسنجی اطلاعات به دست آمده از شرکت ناموران مورد استفاده قرار گرفته است. در این شبیه سازی اثر سرعت جریان ورودی و قطر قطرات بر راندمان جداکننده مورد مطالعه قرار می گیرد . مطابق نتایج شبیه سازی افزایش سرعت جریان ورودی و قطر قطرات سبب افزایش راندمان جداسازی افزایش می گردد.
مقدمه
جداکننده وین دارای صفحات موجدار با فاصله بسیار نزدیک به هم می باشد که جریان گاز با قطرات مایع موجود در آن با حرکت بین این صفحات جداکننده تحت تاثیر نیروی اینرسی قطرات و سانتریفوژ و چسبندگی قطرات مایع خود را از دست می دهد. وجود این قطرات مایع در گاز ورودی به تجهیزات مهم صنعتی نظیر پمپ ها وکمپرسورها باعث ایجاد خوردگی در پره ها وکاهش عمر مفید این دستگاه ها می گردد .این جداکننده ها در مقایسه با سایر جداکننده ها نظیر جداکننده های الیاف به هم بافته با افت فشار کمتر راندمان بالاتری ایجاد می کند و همچنین برای مواد ویسکوز و چسبنده مناسب می باشد. یک نمونه از این جداکننده ها که در این تحقیق مورد شبیه سازی قرار گرفته است در شکل یک نشان داده شده است.
شکل : جداکننده وین همراه با صفحات توزیع کننده در ورودی
راندمان جداسازی در جداکننده وین توسط Lijia & Huane suyt با دیدگاه اولرین - لاگرانژین و Alexandre H.M.Brigad با دیدگاه اولرین - اولرین مورد بررسی قرار گرفته است .در کار تجربی A.Ingebret راندمان در یک وین اندازه گیری شده است و با شبیه سازی عددی مقایسه گردیده است
در کارتحقیقاتی انجام شده توسط رحیمی و همکاران تانک جداکننده گاز مایع دارای المنت جداکننده مشبک به روش اولرین اولرین شبیه سازی شده است. در این شبیه سازی تاثیر سرعت بر راندمان جداکننده و افت فشار آن مورد بررسی قرار گرفته است ]ُ.[ در تحقیقات انجام یافته توسط ژائوو و همکاران تاثیر عوامل مختلف بر راندمان وین مورد بررسی قرار گرفته است . این عوامل عبارتند از فاصله وین ها ، سرعت گاز ورودی ، زاویه وین ها ، ارتفاع وین و طول هر وین
در این تحقیق جهت شبیه سازی این جداکننده ها از روش CFD استفاده شده است. امروزه این روش به دلیل کم هزینه بودن و دقیق بودن در بسیاری از موارد جایگزین آزمایش شده است . با امکاناتی که این روش و نرم افزارهای مربوط به آن در اختیار استفاده کننده ها قرار می د هد می توان دیدی مناسب و وسیع در مورد پروفایل جریان و سرعت و سایر عوامل درون تجهیزات صنعتی به دست آورد. لذا در این تحقیق برای شبیه سازی این جداکننده و یافتن عوامل موثر بر راندمان وین از نرم افزار Fluent استفاده شده است . جهت ایجاد هندسه این جداکننده نرم افزار Gambit به کار رفته است.
تئوری
در جریان دو فازی حاکم بر این دستگاه، می توان هر فاز را از لحاظ ریاضی و معادلات انتقال به صورت جداگانه در نظر گرفت . یعنی برای جریان دو فازی از دیدگاه اولرین اولرین باید استفاده گردد . در این دیدگاه معادلات مومنتوم، جرم و انرژی برای هر فاز به صورت جداگانه حل می شود.
برای جریان دو فازی در درون تانک جداکننده از شرط مرزی mass flow inlet در ورودی و Pressure outlet در خروجی استفاده می شود. این دو شرط برای هر دو فاز در ورودی و خروجی تعریف می شود. معادلات انتقال حل شده توسط نرم افزار عبارتند از:
که k دانسیته، rk جز حجمی، U k i سرعت متوسط در جهت i برای فاز K، k نفوذ درهم و Sk ترم چشمه فاز K می باشد. فرض می شود که ترم چشمه وجود ندارد و از انتقال جرم صرف نظر می شود.
