بررسی اثرات ریزش و ماندگی بر سینی برج تقطیر با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی
چکیده
امروزه از برج های سینی دار در فرآیندهای مختلف جداسازی نظیر جذب، تقطیر و استخراج در مقیاس گسترده ای استفاده می شود. از جمله مزایای این برج ها نسبت به برج های آکنده می توان به ظرفیت های بالا، مقاومت در برابر گرفتگی، تعمیر، نگهداری آسان، تمیزکاری، موجودی مایع کم، نسبت مایع به گاز کم، نیاز به خنک کردن، وجود جریان های جانبی و کاربرد در نوسانات دمایی نام برد. اهمیت اقتصادی برج های سینی دار کاملا روشن است و هرگونه افزایش بازده برج ها، منجر به افزایش درآمد چشمگیری خواهد شد. بدین جهت ارائه ی مدل هایی بر اساس دینامیک سیالات محاسباتی برای درک بهتر هیدرودینامیک سینی ها آغاز شد. در ادامه ی کارهای صورت گرفته ی قبلی مدل سازی پدیده های ریزش و ماندگی در سینی ها هدف تحقیق حاضر می باشد. برای بررسی و ارزیابی پارامترهای هیدرودینامیکی سینی غربالی در هنگام ریزش و ماندگی و نیز تعیین میزان ریزش و ماندگی مدل هایی ارائه گردیده است که بر اساس معادلات ناویر استوکس پایه ریزی شده اند و روابط با ابزار دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) مورد ارزیابی قرار گرفته اند. از نسخه های نرم افزارهای تجاری و قدرتمند workbench برای رسم هندسه و شبکه بندی آن و cfx-11 برای تعریف فیزیک مسئله، اعمال شرایط مرزی، اجرای مدل و تحلیل نتایج استفاده شده است که هر دو محصول شرکت ansys می باشند. آزمایشات مربوط به عملیات هیدرولیکی تقطیر سیستم آب و هوا در فشار اتمسفری در یک برج سینی دار در مقیاس صنعتی به قطر 1/22 متر انجام گرفت. هیدرودینامیک سینی غربالی در گستره ی وسیعی از دبی های مختلف بخار و مایع در رژیم های سرکف و حبابی صورت پذیرفت. مقادیر افت فشار خشک سینی با مسدود کردن ناودانی ها اندازه گیری شد. مقادیر افت فشار خشک، افت فشار تر، میزان ریزش و میزان ماندگی که توسط آنالیز cfd محاسبه شده اند با داده های تجربی منابع و آزمایشگاهی مقایسه شده و میزان متوسط خطای نسبی مربوط به تخمین افت فشار خشک برابر 9/75 درصد بدست آمد. در نهایت، توافق خوبی بین نتایج بدست آمده از شبیه سازی ها و داده های تجربی مشاهده شد و این هم خوانی گویای کارآیی مدل های پیشنهاد شده برای مدل سازی هیدرودینامیک سینی در حال ریزش و ماندگی می باشد.