Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen Nasresfahany
محسن نصراصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Tahereh Asadi
طاهره اسدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1384

TITLE

Numerical Investigation of Mass Transfer in Turbulent Flow through a 900 Bend
This thesis aimed the numerical analysis of fluid field and mass transfer for turbulent flow in a 90°. The RNG version of k –? model was used for turbulence modeling. At first the continuity and momentum equations were solved for turbulent flow through a 3-D bend and flow field was obtained in different stations of the bend. Also, for validation of the results the predicted velocity profiles at 30°, 75° and the exit of the elbow stations were compared with the experimental data and showed good agreement. Then, by solving the component mass continuity equation for the naphthalene-air system, the mass transfer coefficient in the bend and the ratio of it to the mass transfer coefficient for fully developed flow in a straight pipe (Sh/Sh p ) in different stations of the bend were obtained. For all these cases the maximum of (Sh/Sh p ) was observed at a distance about one diameter downstream of the elbow and changes between 1.26 to 1.46. Also a correlation for predicting the maximum mass transfer coefficient was developed. This correlation is a function of Reynolds number, Schmidt number and curvature ratio and shows that only the curvature ratio has the significant effect on maximum of this ratio. These results showed that Sh/Sh p decreases about 20 percent as curvature ratio increases from 1.5 to 2.5. Results that obtained from numerical solution were in good agreement with the mass transfer coefficient obtained from the friction factor and by using the Chilton-Colborn analogy. Finally the numerical analysis results were compared with the experimental data for a naphthalene-air system and showed good agreement.
در این پایان نامه تحلـیل عددی میدان سرعت و انتقال جرم برای جریان مغشوش در خم های 90 درجه انجام شده است. مدل RNG k-e به عنوان مدل اغتشاش که مناسب برای جریان های چرخشی است, استفاده شده است. ابتدا معادلات پیوستگی و مومنتوم برای زانویی سه بعدی حل شده و مقادیر سرعت در مقاطع مختلف خم بدست آمد. نتایج حاصل نشان می داد که به علت وجود نیروی گریز از مرکز در خم, سیال کندتر در نیمه بالا و پایین لوله به سمت داخل خم و سیال ناحیه میانی که دارای بیشینه سرعت در جریان اصلی است به سمت دیواره خارجی خم منتقل می شود. همچنین به منظور درست آزمایی مدل جریان سیال, پروفیل سرعت پیش بینی شده در مقاطع 30 و 75 درجه و خروجی زانویی با داده های تجربی مقایسه گردید که توافق قابل قبولی را نشان می داد. سپس با حل معادله موازنه جرم برای سیستم نفتالین-هوا, مقادیر ضریب انتقال جرم در مقاطع مختلف خم 90 درجه و در نتـیجه نسبت این ضریب به ضریب انتقال جرم در جریان کاملاً توسعه یافته در یک لوله مستقیم (Sh/Sh p ) بدست آمد. بیشینه مقدار این نسبت در کلیه حالات بررسی شده در فاصله تقریبی یک قطر از خروجی زانویی مشاهده شد و بین 26/1 تا 46/1تغییر می کند. همچنین بر مبنای این نتایج معادله ای به صورت تابعی از اعداد رینولدز, اشمیت و نسبت شعاع انحنا خم برای تخمین بیشینه مقدار (Sh/Sh p ) بدست آمد. این معادله نشان می دهد که اعداد رینولدز و اشمیت بر بیشینه مقدار (Sh/Sh p ) تقریباً بی اثر بوده اما نسبت شعاع انحنا تأثیر قابل توجهی را نشان می دهد. نتایج نشان می دهند که بیشینه مقدار ((Sh/Sh p با افزایش نسبت r/D از 5/1 به 5/2، 20 درصد کاهش می یابد. همچنین نتایج بدست آمده از حل عددی با ضریب انتقال جرم حاصل از ضریب اصطکاک و با استفاده از تشابه چیلتون-کلبرن مقایسه گردید که در این مورد تطابق قابل قبولی مشاهده شد. در نهایت نیز نتایج حاصل از حل عددی با داده های تجربی مقایسه شد که توافق قابل قبولی را نشان داد و درستی نتایج مورد تأیید قرار گرفت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی