بررسی انتقال جرم و بازده سینی غربالی توسط دینامیک سیالات محاسباتی(cfd)
چکیده
مدل سازی سینی برج تقطیر از این نظر که پارامترهای مختلف هندسی و شرایط عملیاتی را به راندمان مربوط می کند، از اهمیت زیادی برخوردار است. مدل سازی بر مبنای دینامیک سیالات محاسباتی، cfd، به این دلیل که بدون محدودیت هندسه و در بازه ی زمانی کوتاه تر، نتایج قابل قبولی را برای پیش بینی رفتار سیستم مهیا می کند، ابزار قدرتمندی است. از این رو مدل سازی هیدرودینامیکی و انتقال جرم سینی غربالی با روش cfd در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. در پژوهش حاضر مدل cfd سه بعدی و دو فازی در چارچوب اولری- اولری برای شبیه سازی هیدرودینامیک و انتقال جرم سینی غربالی ارائه گردیده و بازده مورفری و نقطه ای سینی محاسبه شد. شبیه سازی هیدرودینامیک برای سیستم آب و هوا در شدت جریان های مختلف فاز گاز(f-factor= 0/462, 0/801, 1/015, 1/464 (m/s (kg/m^3 )^(1/2))) انجام گردید و پارامترهای توزیع سرعت و ارتفاع مایع زلال و ارتفاع سرکف محاسبه شده و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد. شبیه سازی برای سیستم متانول- نرمال پروپانول نیز صورت گرفت. در این شبیه سازی علاوه بر هیدرودینامیک، انتقال جرم نیز مورد بررسی قرار گرفت و توزیع کسر مولی متانول روی سینی و بازده مورفری و نقطه ای محاسبه گردید. ضرایب انتقال جرم فاز های گاز و مایع به ترتیب توسط نظریه های هیگبی و کشش جایگزینی سطوح، srs، محاسبه گردید. در این تحقیق اثرات غیر یکنواختی جریان روی سینی( مانند نقاط ساکن، نقاط برگشتی و توزیع نامتقارن سرعت)، بر انتقال جرم و بازده سینی بررسی شد. همچنین برای نشان دادن اثر ضریب انتقال جرم مایع، از دو نظریه هیگبی و srs برای محاسبه ضریب انتقال جرم فاز مایع استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان دادند که غیر یکنواختی جریان باعث کاهش بازده انتقال جرم در محدوده 2 تا 20 درصد می گردد. نظریه srs مقدار بازده انتقال جرم صورت گرفته روی سینی را در مقایسه با نظریه ی هیگبی، 15درصد بیشتر بدست می آورد.