بهبود عملكرد جداسازي نفت از آب در سيستم شناورسازي با گاز، با استفاده از شبيه سازي هيدروديناميكي

كارشناسي ارشد

چكيده در شبيه¬سازي ستون حبابي تعريف شده در اين پژوهش، ديدگاه اولرين-اولرين، استفاده شده است. همچنين آشفتگي در فاز مايع از طريق معادلات RNG با استفاده از پارامتر اضافه براي تبادلات مومنتوم آشفته بين فازي محاسبه شده است. براي فازهاي پراكنده، اثرات رابطه آشفتگي از طريق روابط حاصل از تئوري پراكندگي ذرات، اعمال شد. بررسي¬ها نشان داد انتخاب از ميان مدل¬هاي موجود فروپاشي و بهم پيوستگي حباب، موجب بهبود در حدود 25 درصدي در نتايج شبيه¬سازي شد. در ادامه اين پژوهش، مقايسه¬هاي كمي با داده¬هاي تجربي انجام شد و نشان داده شد كه مدل CFD همراه با معادله موازنه جمعيت، در مقايسه با استفاده از اندازه متوسط براي حباب، پيش¬بيني دقيق¬تري را از رفتار سيستم ارائه مي¬دهد و خطاي حاصل را به %8/13 كاهش مي¬دهد. همچنين با مقايسه مدل¬هاي اغتشاش استاندارد و RNG اين نتيجه حاصل شد كه استفاده از مدل اغتشاش RNG خطا را تا ميزان 16% كاهش مي¬دهد و از اين رو، نتايج دقيق‌تري از سرعت مايع و اندازه متوسط حباب ارائه مي¬دهد. همچنين در نتايج حاصل از شبيه¬سازي سيستم سه فازي آب-نفت- هوا مشاهده شد با افزايش غلظت نفت در سيستم از ppm100 به ppm 600 و ppm 900، ميزان جداسازي به ترتيب از 47.23% به %17/59 و %9/66 افزايش يافته است. براي بيان اهميت اثرات متقابل سه فاز آب-نفت-گاز بر روند جداسازي، شبيه¬سازي بدون در نظر گرفتن اين اثرات انجام و كانتور نتايج حاصل از جداسازي ارائه شد؛ بر اساس نتايج حاصل، جداسازي بدون در نظر گرفتن اثرات متقابل بسيار ناچيز خواهد بود. در نهايت، اين نتيجه حاصل شد كه علاوه بر غلظت سيال، پارامترهاي ديگري از جمله شدت آشفتگي، انرژي جنبشي آشفتگي، اندازه حباب حامل، دانسيته فاز پيوسته و پراكنده نيز بر جداسازي مؤثر خواهد بود. واژه‌هاي كليدي: ديناميك سيالات محاسباتي (CFD)، شكستن و بهم پيوستگي حباب، معادله موازنه جمعيت حباب (BPBE)، ستون حبابي دو فاز، جريان چندفازي.

190787

دانشگاه علم و صنعت ايران

ترموديناميك و سينتيك

دكتر سيدحسن هاشم آبادي