بخشی از مقاله
چکیده
اکثرکشورهای خشک و نیمه خشک با مشکلات کمبود آب مواجه اند در نتیجه این کشورها درصدد تامین منابع آب به میزان بالا هستند. در این مقاله به بررسی نتایجی که با تغییر پارامتر های مختلف بدست می آید، پرداخته می شود. پارامتر های مورد بررسی عبارتند از سرعت ورودی بین 0/4 تا 0/72 متر بر ثانیه، درصد تخلخل که بصورت مستقیم مدل شده است بین 0/939 تا 0/984، اندازه مقطع خروجی بین 25 تا 55 سانتی متر و فاصله محیط متخلخل بین 5 تا 25 سانتی متر تغییر می کنند. نتایج حاصله نشان می دهد که با افزایش سرعت و افزایش فاصله مقطع خروجی در ضریب تخلخل های برابر افت فشار زیاد می شود. همچنین با افزایش ضریب تخلخل ، افت فشار کاهش می یابد.
واژه های کلیدی:آب شیرین کن،افت فشار،جداکننده
-1 مقدمه
جدا کننده ها3 بطور گسترده ای در جدا سازی مایع - گاز در فرایند های صنعتی به طرق مختلف از جمله تبخیر، جذب و تقطیراستفاده می شوند. آنها جز مهمی دردستگاه های نمک زدائی حرارتی از قبیل - MSF - 4 و - MED - 5 می باشند. در این دستگاه ها، جدا کننده ها باعث افت فشار شده و همچنین بخار را از بین می برند. درMSF و MED تور یا سیم حذف کننده بخار، بطور کلی از پوشش ساده متخلخل سیم فلزی تشکیل شده است.همانطور که بخار از حذف کننده بخار عبور می کند، شتاب قطرات جذب شده بر اثر برخورد با سطح سیم تا پیوستن و تبدیل شدن به یک قطره بزرگ حفظ می شوند. هنگامی که آنها به اندازه کافی بزرگ شدند، قطرات از شبکه سیم جدا می شوند و در مقابل افزایش جریان بخار کاهش می یابند.
عملکرد شبکه سیمی جدا کننده به متغیرهای طرح، نظیر قطر سیم، سرعت بخار ، ضخامت پد و مواد ساخت و ساز بستگی دارد. به طور کلی، مطالعات جریان در محیط متخلخل در دو حوزه اصلی متمرکز می باشند: افت فشار و بهره وری جدا سازی.مطالعات قبلی بر روی جریان محیط متخلخل را می توان به دو حوزه اصلی تقسیم کرد: نتایج کار تجربی و شبیه سازی عددی. ال دوسکی6 همکاران مطالعه تجربی جامعی را برای اندازه گیری عملکرد شبکه سیم بخارزدا انجام دادند. [3]عملکرد جدا کننده بوسیله راندمان جداسازی قطره، افت فشار بخار جدا کننده مرطوب، سرریز شدن و سرعت بارگذاری، مورد بررسی قرار گرفت.
این متغیرها به عنوان تابع سرعت بخار - m/s 7.5-0.98 - .0 - تراکم آب بندی 208.16-80.317 - کیلوگرم / متر - ، ضخامت پد 200-100 - میلی متر - ، قطر سیم 0.32-0.2 - میلی متر - و قطر قطرات جذب شده 5-1 - میلی متر - ارزیابی شدند.هلسور و اسونسن[5] 7بطور تجربی افت فشار خشک را روی هفت شبکه سیمی جدا کننده مختلف اندازه گیری نمودند. خلل و فرج شبکه سیمی جدا کننده مورد استفاده در این مطالعه بین 93.4 تا 98.5 در نوسان بود. افت فشار را می توان به یک نوع هازن-داپویت-دارسی8 تطبیق داد که متناسب با تمام سیستم های تست شده باشد. مقدار متوسط نفوذ پذیری خاص K، و فاکتور مقاومت C، برای هر شبکه محاسبه شد. در اثر تجربه عملی موارد زیر را نتیجه گیری کردند:
-1 راندمان جداسازی با افزایش اندازه قطرات و سرعت بخار بالا می رود. -2 افت فشار مختص جدا کننده خشک کم می باشد و بطور خطی با سرعت گاز تفاوت دارد. -3 افت فشار ویژه جدا کننده مرطوب بطور خطی تا نقطه بارگیری افزایش می یابد، پس از آن،این میزان میزان افزایش بالاتر است. بالاتر از نقطه سر ریز شدن حتی با جزئی ترین افزایش سرعت بخار،فزونی خاصی در افت فشار ویژه اتفاق می افتد. -4 سرعت بارگیری و سرریز شدن درتراکم آب بندی پایین تر و دراقطار بزرگتر سیم افزایش می یابد.رحیمی و عباسپور [8] افت فشار را درپد بخار با استفاده از شبیه سازی عددی از طریق دینامیک سیالات محاسباتی9 پیش بینی کردند. نتیجه عددی بدست امده را با داده های تجربی موجود و مدل آزمایشی ال دوسکی و همکاران مقایسه کردند.
دینامیک سیالات محاسباتی پیش بینی می کرد که افت فشار شبکه سیم حذف کننده بخار با انحراف 14 درصد از داده های فراشبند و با انحراف 21 از مدل تجربی باشد. راندمان جدا کننده در ورودی گاز با سرعت m/s 6 بالاترین حد می باشد. هرچند در کار رحیمی یک شبکه ظریفتر در نظر گرفته شد، او اختلاف را به عدم توانایی در گرفتن جزئیات هندسی جدا کننده نسبت داد. ژائو10 و همکاران[9] همانند سازی عددی یک جدا کننده بادی را با شرایط هندسی و عملیاتی مختلف هدایت کردند، تا اینکه راندمان جدا سازی را با استفاده نرم افزار فلوئنت مورد مطالعه قرار دهند. نتایج نشان می دهد که نه تنها فاصله پره و سرعت گاز دودکش، بلکه ارتفاع پره - از جمله ارتفاع منحنی و قسمت عمودی - وتبدیل زاویه پره، نفوذ بیشتری بر راندمان انفصال خواهد داشت .
پاک11 و همکارانش[10]، با استفاده از CFD یک جریان سیال آرام در لوله های متخلخل، حالت متقابل جریان فیلتراسیون غشاء لوله شبیه سازی کردند. او دریافت که افزایش تعداد پاسخ با افزایش سرعت محوری ورودی منجر به کاهش در لایه مرزی توده و افزایش در سرعت فیلتراسیون دیوار و شاهد افزایش درعملکرد غشاء لوله می گردد. وانگ12 و جیمز[11] مجموعه بهره وری جدا کننده ها با صفحه دو موجی را بوسیله شبیه سازی عددی جریان میدان و حرکت قطره در مقایسه با نتیجه کار تجربی از فیلیپس و دیکین بررسی کردند. نتایج تحقیقات نشان داد که بین عدد پیش بینی شده و راندمان اندازه گیری شده بر روی طیف وسیعی ازاندازه های قطره تفاوت زیادی وجود دارد.
گالتی13 و همکارانش[12]، به منظور توسعه مدل های جدا کننده بخار صفحات دو موجی ایولرین/لاگرانژ از دینامیک سیالات محاسباتی استفاده کردند بادر نظر گرفتن کانال های زهکشی.افت فشار حاصله سازگاری رضایت بخشی با اندازه گیری های موجود داشت .جدا کننده به عنوان یک واسطه متخلخل در نظر گرفته شده و جریان یک فاز بخار آب مجزا است، ساختار عددی توسعه داده می شود با برپایی شبیه سازی ساده و دقیق دردستگاه آب شیرین کن MSF واقعی که در آن داده های تجربی می تواند قابل دسترسی و مورد استفاده برای هماهنگ شدن با مدل توسعه یافته باشد.
-2 شبیه سازی عددی
در این پژوهش هندسه آب شیرین کن مورد بررسی قرار گرفته که از یک قسمت محیط متخلخل تشکیل شده است. همانطور که در شکل - 1 - مشاهده می شود، ابعاد آب شیرین کن 125 سانتی متر در راستای عرض و 250 سانتی متر در راستای طول می یاشد. مستطیل سیاه رنگ در شکل همان محیط متخلخل می باشد. در این پژوهش محیط متخلخل به
