Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen Nasresfahany,Masoud Haghshenas fard
محسن نصراصفهانی (استاد مشاور) مسعود حق شناس فرد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mansureh Hamedi
منصوره حامدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387
intensified driving force would be available for phase motion in the packed bed. Under this situation, the tendency of flooding would be reduced. So, the RPB could be operated at higher gas and/or liquid flow rates owing to lower tendency of flooding. Moreover, thin films and small droplets of liquid may be generated and regeneration of the interface between gas and liquid sides occurs more rapid compared with that in a conventional packed bed, and the mass transfer efficiency would be greatly intensified. This increase in gas-liquid mass transfer efficiency would decrease RPB physical size. The time required for a process to reach the steady state in a RPB system is comparatively short because of the plug flow hydrodynamics and greater mass transfer coefficient. In this work, CFD simulation as a useful tool has been used for investigation of hydrodynamics parameters such as pressure drop, gas phase distribution and liquid hold up in the RPB. The Ansys- Fluent software version 12 has been used in this work. In the first section, the gas phase flow through the packed bed has been considered and dry pressure drop and gas phase maldistribution factor have been calculated. Then in the second part, the radial and tangential liquid velocities, liquid film thickness, liquid hold up, and finally the two phase pressure drop have been predicted using the momentum integral model and the CFD predictions in the first section. Simulation results showed that RPB total pressure drop in dry bed increases with increase in rotational speed and gas flow rate. Three different feed designs, i.e. gas inlet pipe with respectively normal, 45 degree and tangential inclinations respect to housing body, considered to investigate the effect of gas feed design on the pressure drop and distribution of gas flow rate in the RPB. The Results showed that for the tangential gas inlet, maldistribution of gas flow nearby the packing-housing junction is less than other gas feed designs. The maximum values of maldistribution factor for radial and tangential gas velocities within housing section of tangential gas feed design, earned 0.64 and 1.65 respectively, which were less than other designs. The results of second step of this thesis illustrated that at a given gas and liquid flow rate, the liquid holdup decreases with increasing in the rotational speed. Also, at a given rotational speed, increase in liquid flow rate increases liquid holdup within the RPB. It is clear from the results that the wet pressure drop of gas phase, especially at high rotational speeds, is lower than dry pressure drop. This phenomenon could be due to that the liquid phase, at high rotational speeds, as a lubricant, simplifies the gas flow motion within the rotating packed bed. Furthermore, presence of liquid phase within the bed shortens in the gas flow path length.
: با وجود کاربرد گسترده برج های پرشده معمولی در صنایع جداسازی، ثابت شده است که محدودیت های افت فشار و انتقال جرم قابل توجهی در این برج ها ، وجود دارد. یکی از ایده هایی که در دهه های اخیر در جهت رفع این محدودیت ها مطرح شده و در موارد زیادی کارایی آن ثابت شده است، استفاده از بستر پرشده چرخان (RPB) می باشد. ایده اصلی بسترهای پرشده چرخان، جایگزینی میدان گرانش زمین با میدان گریز از مرکز است. اگر بتوان شتاب ناشی از گرانش را درون دستگاه افزایش داد، در این صورت نیروی محرکه جدیدی برای حرکت فازها درون دستگاه فراهم می شود. در چنین شرایطی طغیان درون برج به سختی اتفاق می افتد. در نتیجه، دبی های بالاتر گاز و مایع می توانند مورد استفاده قرار گیرند، سطح ویژه برج افزایش می یابد و فیلم های مایع نازکتر می شوند. تحت این شرایط، ضرائب انتقال جرم حجمی بالایی بدست می آیند که بشدت ابعاد فیزیکی مورد نیاز دستگاه را کاهش می دهند.با توجه به پتانسیل بالای بسترهای پرشده چرخان برای تقویت فرایند، از دینامیک سیالات محاسباتی برای فهم بهتر و دقیق تر هیدرودینامیک جریان سیال درون این بسترها استفاده شد. به همین منظور، در مرحله اول، جریان گاز درون یک بستر پرشده چرخان بدون حضور مایع و با استفاده از دو روش محیط متخلخل و چیدمان نامنظم پرکننده ها، با استفاده از نرم افزار FLUENT شبیه سازی شد. در مرحله دوم، با استفاده از مدلی بر اساس روش انتگرال مومنتوم، پروفایل سرعت های مماسی و شعاعی مایع، ضخامت فیلم مایع، میزان تجمع مایع درون بستر و نهایتاً میزان افت فشار جریان گاز در حالت دوفازی بدست آمد.نتایج حاصل از شبیه سازی ها نشان دادند که افت فشار کل دستگاه RPB در حالت خشک، با افزایش سرعت زاویه ای بستر و افزایش دبی جریان گاز، افزایش می یابد. از آنجاییکه طراحی ورودی جریان گاز، نحوه توزیع گاز درون محفظه ثابت RPB را تعیین می کند، برای بررسی اثر زاویه ورودی گاز بر روی توزیع جریان درون بستر پرشده چرخان، سه هندسه مختلف با زوایای 90، 45 و 0 درجه لوله ورودی گاز نسبت به بدنه محفظه، ایجاد شدند. نتایج مربوطه نشان دادند که در مورد ورودی مماسی، توزیع نامنظم جریان گاز درون محفظه ساکن، همچنین در محل الحاق بستر و محفظه، نسبت به سایر طراحی ها کمتر می باشدبیشترین میزان ضریب توزیع نامنظم سرعت های شعاعی و مماسی درون محفظه ساکن، برای ورودی مماسی به ترتیب حدوداً برابر 64/0 و 65/1 بدست آمد که کمتر از سایر طراحی ها بود. نتایج حاصل از مرحله دوم پژوهش نشان دادند که در یک سرعت زاویه ای مشخص، افزایش دبی جریان مایع منجر به افزایش میزان تجمع مایع درون بستر می گردد. افت فشار جریان گاز درون بستر پرشده در حالت دوفازی، بخصوص در سرعت های زاویه ای بالاتر، کمتر از افت فشار بستر خشک بدست آمد. بنابراین، نتیجه گرفته شد که حضور جریان مایع درون بستر پرشده باعث کاهش افت فشار جریان گاز می شود. . این امر به این دلیل است که جریان مایع در حضور میدان گریز از مرکزی به صورت یک روان کننده عمل می کند و باعث سهولت حرکت جریان گاز از بین پرکننده ها می گردد. علاوه بر این، حضور مایع باعث کوتاه شده مسیر حرکت گاز می گردد. کلمات کلیدی: بستر پرشده چرخان، افت فشار، تجمع مایع، ضریب توزیع نامنظم

ارتقاء امنیت وب با وف بومی