بررسي عاملهای مؤثر بر راندمان صفحههای موجدار جداکننده مايع از گاز

الهامه نريماني●، شاهرخ شاه حسيني*+
تهران، دانشگاه علم و صنعت ايران، دانکشده مهندسي شيمي

چكيده: صفحه موجدار )وين Vane( يک ابزار بسيار مفيد و با اهميت در جداسازي قطرههاي مايع از جريان گاز در صنعت مي باشد. در اين پژوهش، جريان دو فازي گاز ـ مايع بين صفحههاي جداکننده موجدار به روش ديناميک سيالهاي محاسباتي(CFD) شبيه سازي شد و تأثير سه عامل سرعت گاز ورودي، فضاي بين صفحهها و زاويه وين ها بر راندمان جداسازي اين صفحهها مورد بررسي قرار گرفت. براي مدل نمودن جريان دو فازي متشکل از گاز و قطرههاي مايع از ديدگاه اولرين ـ لاگرانژين استفاده شد. راندمان جداکننده وين در سرعتهاي m/s 8 ـ 3 براي قطرههاي آب در هوا با جزء مرطوب 980/9 مورد بررسي قرار گرفت. در اين شبيه سازي پديده
شکست فيلم مايع تشکيل شده بر ديواره وين در شبيه سازي ها در نظر گرفته شد. مقايسه نتيجههاي شبيهسازي با دادههاي تجربي نشان داد که پيش بيني مدل رياضي به طور متوسط 0/9درصد نسبت به نتيجههاي تجربي خطا دارد.
مطابق نتيجههاي شبيهسازي راندمان صفحههاي موجدار وابسته به سرعت گاز ورودي، زاويه وين ها و فاصله صفحههاي وين مي باشد.

واژههاي كليدي: صفحههاي وين؛ راندمان جداسازي؛ ديدگاه اولرين ـ لاگرانژين؛ ديناميک سيالهاي محاسباتي؛ زاويه وين؛ سرعت گاز ورودي؛ فاصله وينها.
KEY WORDS: Vane plates; Separation efficiency; Eulerian-Lagrangian approach; Computational fluid dynamics; Vane tuning angle; Inlet gas velocity; Vane spacing.
مقدمه
در جداکنندهايي که شامل صفحههای موجدار هستند صفحهها عمر مفيد اين دستگاه ها ميشود. اين جداکنندهها در مقايسه بسيار نزديک به هم ميباشند تا جريان گاز با قطرههای مايع با ساير جداکنندهها مانند جداکنندههای الياف به هم بافته با افت فشار موجود در آن با حرکت بين اين صفحههای جداکننده، تحت تأثير کمتر، راندمان جداسازی بالاتری ايجاد ميکند و همچنين نيروی اينرسي قطرهها و سانتريفوژ و چسبندگي، قطرههای مايع برای مواد گرانرو و چسبنده مناسب ميباشد. وينها ميتوانند خود را از دست بدهد. دليل جدا کردن اين قطرهها اين است که عمودی يا افقي باشند. همچنين شکل وين ها مي تواند گوشه دار ورود اين قطرههای مايع در گاز به تجهيزات مهم صنعتي همچون يا منحني وار باشند و قلاب دار يا بدون قلاب باشند. در حال حاضر پمپها وکمپرسورها باعث ايجاد خوردگي در پرهها وکاهش بسياری از پژوهشگران پارامترهای مؤثر بر اين نوع جداکننده جديد را

+E-mail: [email protected] عهده دار مکاتبات *
● نشاني جديد: کانادا، شربوروک، دانشگاه شربوروک، دانشکده مهندسي مکانيک
علمي 77
که بهدليل راندمان بالا بسيار ارزشمند ميباشد؛ در شرايط عملياتي گوناگون مورد بررسي قرار ميدهند .از سوی ديگر با پيشرفت سريع در امکانات نرم افزاری و استفاده از فناوری CFD ، ميتوان عاملهای مؤثر بر راندمان اين جداکننده را بدون نياز به توليد مدلهای پرهزينه صنعتي تحليل نمود.
راندمان جداسازی در جداکننده وين توسط جي)ا1( و همکاران با ديدگاه اولرين ـ لاگرانژين مورد بررسي قرار گرفته است [1].
در پژوهش ديگری که توسط بري )گادو2( انجام شده است ، از ديدگاه اولرين ـ اولرين برای شبيه سازی اين جداکننده استفاده شده است [2].
در پايان نامه دکتری انجام شده توسط ي )وسانگ3( راندمان در يک وين اندازه گيری شده است و با شبيه سازی عددی مقايسه شده است [3].
در مقاله ارايه شده توسط )ژائو4( و همکاران يک نوع جداکننده
وين مورد شبيه سازی قرار گرفته است و سپس توسط روش پاسخ سطحي يک رابطه رياضي بين راندمان جداسازی وين و پارامترهای مؤثر بر جداسازی به دست آمده است [4].
افت فشار و سرعت در جداکننده دارای الياف به هم بافته شده توسط رحيمي و همکاران به روش اولرين ـ اولرين شبيهسازی شده و با دادههای تجربي مورد مقايسه قرار گرفته است [5].
با توجه به پژوهشهای انجام شده در اين زمينه که بسيار اندک و ناچيز مي باشد، در اين پژوهش يک نوع جداکننده وين بدون قلاب مورد شبيه سازی قرار مي گيرد .نتيجههای شبيهسازی با داده های تجربي به دست آمده از مقاله پژوهشي لي جيا مقايسه ميشود. هدف از اين پژوهش بررسي تأثير سرعت گاز ورودی، فاصله وين ها و زاويه وينها بر راندمان جداسازی اين نوع وين مي باشد. در اين پژوهش با استفاده از مدل شکست بسته قطرهها خطای محاسبات به طور چشمگيری کاهش مييابد.
اين جداکننده به صورت شمايي در شکل 1 نشان داده شده است .
در کار حاضر جداکننده وين در سرعت های m/s8-3 شبيه سازی ميشود. قطر قطرههای آب بين m 111- 11 مي باشد. شرايط عملياتي و ويژگي های جريان در جدول 1 آورده شده است.

مکانيسمهای توليد قطرههای ثانويه
تشکيل قطرههای جديد با 3 مکانيسم زير صورت ميگيرد [6 ، 2].
)3( Josang A.I.
78
)4( Zhao J. et al.

جدول
3
ـ

ويژگ
ي
ها
ي

جر
ي
ان
.

داده

ها
ی

تجرب
ي

عنوان

آب

ـ

هوا

جريان
ترکيب

پراکنده

جريان

نوع

جريان

1
/
1

P, Mpa

21

T, °C

2
/
1

g
,kg/m

3

998

d
,kg/m

3

18

g
,pa/s


998

d
,pa/s


33

,mN/m

جدول

3

ـ

ويژگ

ي

ها

ي

جر

ي

ان

.



قیمت: تومان

دسته بندی : شیمی و مهندسی شیمی

دیدگاهتان را بنویسید