Skip to main content
SUPERVISOR
Shapoor Roodpeyma,Mohsen Nasresfahany
شاپور رودپیما (استاد مشاور) محسن نصراصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Hasan Vakili
محمدحسن وکیلی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1381

TITLE

Prediction of particle size distribution in vinyl chloride suspension polymerization
A three-compartment model was used to study turbulent flow field in a baffled stirred tank. Three different zones of the vessel, that were impeller zone, baffle zone and circulation zone were investigated. Boundaries of these zones were determined using a new method, namely gradient method and a traditional cumulative energy dissipation method. Zone boundaries determined by both methods were comparable. Effect of some parameters on turbulent flow field was also studied. Both turbulent kinetic energy (TKE) and TKE dissipation rate showed a considerable variation with agitation rate in all three zones and with impeller diameter only in impeller zone. Three-compartment model was also used to predict Particle size distribution (PSD) of poly (vinyl chloride) in an industrial suspension polymerization reactor using Population balance model. CFD simulations were performed to obtain turbulence parameters for solving population balance model. Adjustable parameters of population balance model were calculated using experimental PSD data for grade65. The population balance was also used to predict PSD of grade70 that was in good agreement with experimental data. Sauter mean diameter of the produced PVC powder increased with dispersed phase volume fraction and decreased with suspending agent concentration. It was also found that sauter mean diameter variation with agitation rate passed a minimum.
میدان جریان مغشوش در یک تانک همزندار مجهز به بافل با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی CFD شبیه سازی شده است. شبیه سازیها با استفاده از روش قاب مرجع چندگانه (MRF) و مدل اغتشاش k-? انجام شده و نتایج حاصل از شبیه سازیها نشان می دهد که میدان جریان در داخل تانک غیر همگن است. معیاری که برای این ناهمگنی در نظر گرفته شده نرخ اتلاف انرژی جنبشی اغتشاش است. این ناهمگنی به ویژه در سه منطقه از تانک یعنی اطراف تیغه همزن با نرخ اتلاف انرژی بسیار بالا ، اطراف بافلها با نرخ اتلاف انرژی نسبتا بالا و توده سیال با نرخ اتلاف انرژی بسیار پایین مشاهده می گردد. بنابراین از یک مدل سه منطقه ای برای مطالعه میدان جریان و مشخصات آن استفاده شده که در آن حجم کل تانک به سه منطقه همگن به نامهای منطقه همزن، منطقه گردشی و منطقه بافل تقسیم شده و مقادیر متوسط انرژی جنبشی اغتشاش، نرخ اتلاف انرژی جنبشی اغتشاش وویسکوزیته اغتشاش برای هر منطقه محاسبه و اثر پارامترهایی نظیر دور همزن؛ قطر همزن، فاصله همزن از کف تانک ، پهنای بافل و زاویه بافل بر روی میدان جریان و مشخصات آن مطالعه شده است. روش جدیدی برای تعیین مرزهای بین نواحی مختلف به نام روش گرادیان استفاده شده که بر اساس تغییرات گرادیان نرخ اتلاف انرژی جنبشی اغتشاش است. نتایج حاصل از این روش با روش متداول موسوم به روش نرخ اتلاف انرژی تجمعی مقایسه و تفاوت چندانی بین این دو روش مشاهده نگردید. نتایج حاصل از شبیه سازیها نشان می دهد که فاصله همزن از کف تانک فقط بر روی نرخ اتلاف انرژی جنبشی در منطقه همزن تأثیر دارد و سبب افزایش آن می شود. افزایش قطر همزن سبب افزایش انرژی جنبشی اغتشاش و نرخ اتلاف آن در منطقه همزن و کاهش ویسکوزیته اغتشاش در دو منطقه بافل و گردشی می گردد. افزایش پهنای بافل نیز باعث کاهش نرخ اتلاف انرژی جنبشی اغتشاش در منطقه بافل می شود. همچنین انحراف زاویه بافل نسبت به صفحه افقی با عث افزایش نرخ اتلاف انرژی اغتشاش در مناطق بافل و همزن می گردد. پارامترهای مدل سه منطقه ای شامل نسبتهای حجمی بافل و همزن (µ i , µ b ) ، نسبتهای نرخ اتلاف انرژی بافل و همزن(? i , ? b ) و شدت جریانهای تبادلی بین مناطق همزن-گردشی و بافل-گردشی , Q b ) (Q i محاسبه شده و اثر پارامترهای مذکور در بالا بر روی آنها مطالعه شده است. از مدل سه منطقه ای همچنین برای مطاله میدان جریان در راکتور صنعتی پلیمریزاسیون سوسپانسیونی وینیل کلراید بندر امام استفاده شده و نتایج حاصل در پیشگویی توزیع اندازه ذرات نهایی پلیمر به کار رفته است.برای پیشگویی توزیع اندازه ذرات از مدل موازنه جمعیتی سه منطقه ای و برای حل آن از روش دسته ها استفاده شده است. پارامترهای مدل موازنه جمعیتی با استفاده از انطباق نتایج بدست آمده از حل معادله موازنه جمعیتی برای توزیع اندازه ذرات (PSD) با داده های تجربی برای پلی وینیل کلراید نوع65 به دست آمد. برای اثبات درستی پارامترهای به دست آمده از داده های تجربی مربوط به نوع70 استفاده و مشاهده شد که مدل به خوبی می تواند توزیع اندازه ذرات مربوط به نوع 70 به ویژه دو پیک موجود در منحنی آن را به خوبی پیشگویی کند. اثر پارامترهایی نظیر دور همزن، کسر حجمی فاز پراکنده و غلظت عامل سوسپانسیون کننده بر روی توزیع اندازه ذرات مطالعه شده است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی