مطالعه ای یر سینی های غربالی و طراحی سینی کانال دار با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی
چکیده
امروزه تقطیر به عنوان یکی از اقتصادی ترین و مطمئن ترین روش های جداسازی در صنایع شیمیایی ، نفت ، گاز و پتروشیمی معرفی شده است و اغلب به عنوان اولین و پر کاربرد ترین روش جداسازی مورد استفاده قرار می گیرد . در این فرایند ، افزایش روزافزون تقاضا جهت محصول خالص تر و نیاز به بازده بالاتر ، سبب ارائه ی روش های جدید تقطیر و مطالعه برای بهبود طراحی ها شده است . اما با توجه به مصرف بالای انرژی در فرایند تقطیر ، تلاش برای افزایش بازده از طریق طراحی مناسب تر مورد توجه قرار گرفته است . به دلیل هزینه ی بالای انجام تحقیقات آزمایشگاهی ، روی آوردن به مدل سازی مخصوصا با استفاده از ابزار دینامیک سیالات محاسباتی روز به روز افزایش یافته است . در این تحقیق با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی یک مدل سه بعدی دو فازی برای سیستم آب- هوا بر اساس هندسه و شرایط عملیاتی سینی غربالی سولاری و بل با در نظر گرفتن سینی به صورت کامل و صرف نظر از فرض تقارن ارائه شده است و هم چنین طرحی جدید برای سینی کانال دار ارائه و مدل سازی شده است. مدل های در نظر گرفته شده برای جریان گاز و مایع در قالب اولری- اولری هستند . به علت اینکه ناحیه ی سر کف سینی برای ما مهم است ، فاز بخار ، فاز پراکنده و فاز مایع را پیوسته در نظر می گیریم .با توجه به مقادیر دبی مایع و گاز ورودی جریان فاز مایع آشفته و جریان بخار آرام است . مدل سازی ها توسط نرم افزار ansys cfx 11 انجام شده است . پارامترهای هیدرودینامیکی از جمله توزیع سرعت مایع روی سینی ، ارتفاع مایع زلال ، ارتفاع سر کف و متوسط جزء حجمی مایع در سر کف برای سینی کامل با داده های تجربی سولاری و بل و همچنین روابط تجربی مقایسه شده است و برای سینی کانال دار نتایج این پارامتر ها با سینی کامل مقایسه شده است. توزیع سرعت افقی مایع روی سینی نسبت به نتایج مدل سازی های پیشین که از فرض تقارن استفاده کرده و نصف سینی را در نظر گرفتند ، به نتایج تجربی سولاری و بل نزدیکتر هستند . نتایج سینی کامل برای ارتفاع مایع زلال انطباق بهتری با داده های تجربی نسبت به مدل های قبلی، نشان می دهند و برای پارامترهای ارتفاع سر کف و جزء حجمی مایع در سر کف نیز نتایج با روابط تجربی مقایسه شده اند و انطباق خوبی دارند به طوریکه کامل در نظر گرفتن سینی باعث کاهش 5 تا 13 درصدی خطای مدل سازی برای پارامترهای هیدرودینامیکی فوق شده است. علاوه بر پارامترهای ذکر شده ، در این تحقیق به بررسی بردارهای سرعت مایع در عرصه سینی ها پرداخته شده است . همچنین از داده های استخراج شده از نتایج cfd مثبت بودن نقش کانال ها در بهبود حرکت مایع بر روی سینی اثبات گردیده است . نتایج این تحقیق نشان می دهند که دینامیک سیالات محاسباتی ابزار قدرتمندی جهت طراحی ، آنالیز و رفع مشکلات موجود در صنعت به ویژه سینی های برج تقطیر می باشد