مطالعه تجربي نحوه تشكيل حباب بر روي توزيع¬كننده در بسترهاي سيال گاز- جامد

كارشناسي ارشد

چكيده راكتورهاي بسترسيال همواره يكي از تجهيزات فرايندي مهم در واكنش¬ها و يا ¬تماس¬هاي فيزيكي بين فازهاي گاز- جامد يا مايع- جامد بوده¬اند و ازآنجاكه اين نوع تماس¬ها يا واكنش‌ها در صنعت و در فاز پژوهش يكي از زمينه‌هاي مطالعاتي مهم محسوب مي¬شوند، همواره راكتورهاي بسترسيال مورد استقبال محققين بوده‌ است. در راكتورهاي بسترسيال گاز- جامد، فاز گاز بسيار تعيين‌كننده است چه از نظر فيزيكي و چه از نظر شيميايي. عامل حياتي در افزايش بازده اين بسترها تماس هر چه بيشتر فازهاي گاز و جامد مي¬باشد. از اين ‌رو تبديل فاز گاز به حباب‌ها و به جريان درآوردن حباب‌ها درون فاز جامد يكي از راه‌حل‌هاي مناسب قلمداد شده است و ناگزير حباب و مشخصات و هيدروديناميك آن اهميت پيداكرده است. در كار حاضر دو نوع ذره با دانسيته¬هاي متفاوت و اندازه ذرات متفاوت انتخاب شده است كه هر دو نوع ذره از نوع گلدارت D بودند. در راستاي مشاهده و تحليل تغييرات برخي پارامترهاي مدنظر، از جمله قطر و مركز جرم حباب در زمان تشكيل، زمان جدايش، فاكتور مربوط به ظاهر حباب¬ها و ميزان نشتي گاز از حباب¬ها به بستر، آزمايش‌هايي طراحي و انجام داده شده است. پس از انجام آزمايش¬ها و ذخيره فرايند مورد نظر توسط دوربين فيلمبرداري، براي استخراج اطلاعات مورد نياز از تصاوير ضبط شده، از روش پردازش تصاوير ديجيتال استفاده شده است. در كار حاضر تلاش فراواني براي پياده‌سازي يك روش پردازش تصاوير قابل‌اتكا و همچنين ساده صورت گرفته است. در انتها پس از استخراج داده هاي مربوط به پارامترهاي پيش گفته، به تجزيه و تحليل اين پارامترها پرداخته شده است. نتايج حاصل حاكي از آن است كه قطر حباب در زمان تشكيل براي تمامي ذرات و دانسيته¬ها با تقريب خوبي با توان حدوداً 58/0-54/0 زمان در ارتباط بود. با رسم منحني‌هاي مركز جرم برحسب توان دو زمان، تطابق فرض ارائه شده در تئوري، با نمونه‌هاي آزمايشي مشاهده شد. مشاهده شد كه زمان جدايش حباب¬ها از نازل، با تغيير اندازه ذرات، تفاوت خاصي نكرد اما با تغيير دانسيته تفاوت بسيار اندكي را دارا بود. منحني‌هاي تغييرات نسبت ابعاد براي اندازه‌هاي مختلف ذرات بستر و ذرات مختلف حاكي از آن بود كه با كاهش دانسيته و نيز با افزايش اندازه ذرات بستر، حباب‌ها كشيده‌تر شده¬اند. از پارامتر  براي تحليل نشتي استفاده شد و تغييرات نسبت مساحت فاز امولسيون به مساحت اوليه امولسيون در زمان حداقل سياليت، با زمان بررسي شد و درنهايت اين نتيجه حاصل شد كه ميزان نشتي گاز با افزايش دانسيته كاهش‌يافته و با افزايش اندازه ذره نيز افزايش يافته است. كلمات كليدي: بسترسيال، پردازش تصاوير، مشخصات حباب

189450

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي، شبيه سازي و كنترل فرآيندها

دكتر سلمان موحدي راد - دكتر اميد وحيدي