بررسی اثرات جنس دیواره راکتور بر میدان تشعشع در فتوراکتورها و مقایسه روش های مختلف مدل سازی میدان تشعشع در فتوراکتورها
چکیده
استفاده از فتوراکتورها در تصفیه آب و فاضلاب به طور قابل توجهی در سال های اخیر گسترش یافته است. بنابراین شبیه سازی راکتورهای دارای لامپ ultra violet برای بهینه کردن طراحی امری ضروری در واحدهای تصفیه ی آب مبتنی بر اشعه ی uv به نظر می ر سد. توزیع تشعشع یکی از پارامترهای مهم در شبیه سازی فتوراکتورهاست. یک نمایش از میدان تشعشع داخل راکتور تصفیه آب و یا فاضلاب را می توان با حل معادله انتقال تشعشع به دست آورد. در غالب موارد از روش های حل عددی مثل روش حجم محدود، برای حل آن استفاده می شود. دیگر روش حل این معادله روش مونت کارلو است. روش مونت کارلو یک روش آماری است که مبتنی بر دنبال کردن مسیر فوتون ها در راکتور و تعیین سرنوشت هر کدام از آن ها اعم از جذب شدن توسط ذرات جامد، دیواره راکتور ویا پخش شدن بوسیله محیط واکنش، می باشد. در مطالعه حاضر مقایسه ای بین این دو روش حل معادله انتقال تشعشع صورت گرفته و در نهایت نتیجه این مقایسه با نتایج آزمایشگاهی سنجیده و اعتبار سنجی شد. در این مدل سازی از نرم افزار گمبیت ( gambit 2.4.6) برای ایجاد یک مدل سه بعدی از راکتور استفاده شده و شبیه سازی میدان تشعشع با نرم افزار فلوئنت 5/14(fluent 14.5) صورت گرفته. در انتخاب مدل انتشار لامپ مدل multiple point source summation انتخاب گردیده. برای اطمینان از صحت مدل، نتایج مدل سازی با نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه شد و مقدار ضریب همبستگی r2 برابر با 929/0 به دست آمد. نتایج مدل سازی شدت میدان تشعشع به روش های مختصات گسسته و مونت کارلو نشان می دهد که در غلظت های پایین کاتالیست tio2(dp 25 )، هر دو روش تطابق قابل قبولی با نتایج آزمایشگاهی دارند. نزدیکی مقادیر local volumetric rate of energy absorption به دست آمده از روش do به مقادیر آزمایشگاهی بیشتر از روش mc است. هرچه غلظت بالاتر می رود شاهد اختلاف کمتر نتایج مدل سازی با نتایج آزمایشگاهی هستیم و در غلظت های بالای کاتالیست، مقدار lvrea حاصل از هر دو مدل سازی نزدیک به مقدار آزمایشگاهی است. این روند در روش do ادامه می یابد اما در روش mc پس از رسیدن به غلظتی خاص از کاتالیست، شاهد کاهش و سپس عدم تغییر lvrea هستیم. مقایسه بین نتایج دو مدل سازی و نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که روش do در غلظت های پایین می تواند مقادیر واقعی تری را نمایش دهد؛ حال آن که در روش mc می توانیم انتظار نتایج نزدیک به واقعیت را در غلظت های بالاتر کاتالیست داشته باشیم. هرچه مقدار انتشار داخلی و نسبت پراکندگی برای دیواره فتوراکتور کمتر می شود، توزیع بهتری از تشعشع در داخل راکتور به وجود می آید؛ اگر چه شدت تشعشع تغییر چندانی نخواهد داشت.