مدل سازی راکتور ایرلیفت اصلاح شده با استفاده از منحنی های توزیع زمان اقامت سیال
چکیده
در این پروژه به بررسی رفتار هیدرودینامیکی و مدل سازی یک راکتور ایرلیفت اصلاح شده مرکب از دو لوله مرکزی با به کارگیری مدل مخازن پشت سرهم، پرداخته شده است. راکتور شامل یک ستون از جنس پلکسی گلس استوانه ای با قطر داخلی 5/18 سانتی متر و ارتفاع 90 سانتی متر و دو لوله میانی متحدالمرکز به قطرهای به ترتیب 14 و 5/8 سانتی متر و ارتفاع 80 سانتی متر می باشد. با تزریق هوا بین این دو لوله، راکتور به یک بالابر (لوله میانی) و دو ناودان درونی و بیرونی تقسیم می شود. برای توصیف عملکرد راکتور پیشنهادی، مشخصه های زمان اختلاط مایع، زمان چرخش و سرعت چرخش سیال بکار رفتند. برای تعیین مقادیر عددی این پارامترها روش تزریق ردیاب بکار گرفته شد. کلرید سدیم اشباع به عنوان ردیاب به طور ناگهانی به درون ناودان ها تزریق شد. برای مقایسه پارامترهای اختلاط در راکتور ایرلیفت اصلاح شده با دو لوله مرکزی (malr) و ایرلیفت با یک لوله مرکزی (alr) ، با حذف لوله میانی که در واقع نقش ناودان داخلی را در راکتور malr دارد، ساختار راکتور ایرلیفت با یک لوله مرکزی به دست آمد .با استفاده از راکتور پیشنهادی زمان اختلاط 3/48 درصد و زمان چرخش 5/35 درصد کاهش یافتند. نرم افزار مطلب 1/7 برای حل معادلات مدل در دامنه لاپلاس و تعیین پارامتر مدل به کار گرفته شد. پارامترهای این مدل (تعداد مخازن پشت سر هم) با مقایسه میان پیش بینی های مدل با داده های آزمایشگاهی از طریق روش حداقل مربعات تعیین شد. به نحوی که بهترین تطبیق میان داده های تئوری و آزمایشگاهی در 3 دبی حجمی گاز حاصل شد. با افزایش سرعت ظاهری گاز، تعداد کل مراحل ( ) کاهش می یابد و رژیم جریانی به سمت جریان کاملاً مخلوط شده حرکت می کند. تعداد کل مراحل از 1/74 به 4/50 با افزایش دبی حجمی گاز از 2/13 تا 9/18 سانتیمتر مکعب بر ثانیه تغییر کرد. مقادیر مربوطه از 19/10 تا 16 برای بالابر، از 3/16 تا 3/23 برای ناودان درونی و از 2/21 تا 5/32 برای ناودان بیرونی بود، که نمایانگر شدت اختلاط بالاتری در بالابر در مقایسه با دو ناودان می باشد. راکتور شامل یک ستون از جنس پلکسی گلس استوانه ای با قطر داخلی 5/18 سانتی متر و ارتفاع 90 سانتی متر و دو لوله میانی متحدالمرکز به قطرهای به ترتیب 14 و 5/8 سانتی متر و ارتفاع 80 سانتی متر می باشد. با تزریق هوا بین این دو لوله، راکتور به یک بالابر (لوله میانی) و دو ناودان درونی و بیرونی تقسیم می شود. برای توصیف عملکرد راکتور پیشنهادی، مشخصه های زمان اختلاط مایع، زمان چرخش و سرعت چرخش سیال بکار رفتند. برای تعیین مقادیر عددی این پارامترها روش تزریق ردیاب بکار گرفته شد. کلرید سدیم اشباع به عنوان ردیاب به طور ناگهانی به درون ناودان ها تزریق شد. برای مقایسه پارامترهای اختلاط در راکتور ایرلیفت اصلاح شده با دو لوله مرکزی (malr) و ایرلیفت با یک لوله مرکزی (alr) ، با حذف لوله میانی که در واقع نقش ناودان داخلی را در راکتور malr دارد، ساختار راکتور ایرلیفت با یک لوله مرکزی به دست آمد .با استفاده از راکتور پیشنهادی زمان اختلاط 3/48 درصد و زمان چرخش 5/35 درصد کاهش یافتند. نرم افزار مطلب 1/7 برای حل معادلات مدل در دامنه لاپلاس و تعیین پارامتر مدل به کار گرفته شد. پارامترهای این مدل (تعداد مخازن پشت سر هم) با مقایسه میان پیش بینی های مدل با داده های آزمایشگاهی از طریق روش حداقل مربعات تعیین شد. به نحوی که بهترین تطبیق میان داده های تئوری و آزمایشگاهی در 3 دبی حجمی گاز حاصل شد. با افزایش سرعت ظاهری گاز، تعداد کل مراحل ( ) کاهش می یابد و رژیم جریانی به سمت جریان کاملاً مخلوط شده حرکت می کند. تعداد کل مراحل از 1/74 به 4/50 با افزایش دبی حجمی گاز از 2/13 تا 9/18 سانتیمتر مکعب بر ثانیه تغییر کرد. مقادیر مربوطه از 19/10 تا 16 برای بالابر، از 3/16 تا 3/23 برای ناودان درونی و از 2/21 تا 5/32 برای ناودان بیرونی بود، که نمایانگر شدت اختلاط بالاتری در بالابر در مقایسه با دو ناودان می باشد.