مطالعه تجربي و شبيه سازي CFD راكتور دوار پيروليز تايرهاي فرسوده

كارشناسي ارشد

فرآيند پيروليز يكي از روش‌هاي مديريت ضايعات پليمري است كه علاوه بر كاهش مخاطرات زيست‌محيطي آن‌ها، از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه بوده و با توليد مواد با ارزش مي‌تواند بخشي از نياز سوخت جامعه را تامين كند. بر اين اساس درك مكانيسم عملكرد و رخداد واكنش‌هاي صورت گرفته و پديده‌هاي انتقال در آن، جهت بهبود و بهينه‌سازي فرآيند ضروري به نظر مي‌رسد. در همين راستا در پژوهش حاضر فرآيند پيروليز تايرهاي فرسوده در راكتور دوار به صورت تجربي و عددي بررسي شده است. جهت بررسي پارامترهاي تاثيرگذار بر فرآيند پيروليز، پژوهش تجربي انجام شد و بازده فرآيند در شرايط مختلف بدست آمد. در پژوهش عددي از رويكرد اولرين-اولرين به همراه نظريه جنبشي ذرات دانه‌اي براي شبيه‌سازي سسيستم چندفازي و تعاملات بين آن‌ها استفاده شد. جهت بررسي دقيق فرآيند پيروليز در بستر دوار، پژوهش عددي در سه بخش مجزا (هيدروديناميك، انتقال حرارت و واكنش پيروليز) بررسي و تاثير پارامترهاي مختلف بيان شده است. صحت مدل عددي توسعه داده شده براي بخش‌هاي هيدروديناميك و انتقال‌حرارت با مقايسه نتايج حاصل از آن با پژوهش‌هاي آزمايشگاهي ديگر محققان در اين حوزه‌ها و نتايج حاصل از مدل واكنش پيروليز به وسيله داده‌هاي بدست آمده در پژوهش تجربي مقايسه و مورد تاييد قرار گرفته است. در نهايت به بررسي شرايط تاثيرگذار بر هيدروديناميك، انتقال‌حرارت و واكنش پيروليز در بستر دوار با استفاده از مدل عددي پرداخته شده است. نتايج حاصل از پژوهش تجربي در تطابق با نتايج گزارش شده توسط ديگر پژوهشگران مي‌باشد. بر اين اساس با افزايش دماي بستر (بالاتر از °C 550) مقدار محصولات مايع توليد شده تقريبا 14% (از 42% در °C550 به 35% °C1050) كاهش مي‌يابد و بدنبال آن ميزان محصولات گازي از 21% به 30% افزايش مي‌يابد. با افزايش دبي گاز بي‌اثر زمان ماند محصولات گازي توليد شده در ناحيه گرم كاهش پيدا كرده و واكنش‌هاي ثانويه به حداقل مي‌رسد و در نتيجه ميزان محصول مايع از 31.44% در 250 ميلي‌ليتر بردقيقه به 38.44% در 510 ميلي‌ليتر بردقيقه افزايش پيدا مي‌كند. از طرفي نتايج حاصل از مدل عددي نشان داد كه شبيه‌سازي به روش ديناميك سيالات محاسباتي (CFD)، قابليت بالايي در پيش‌بيني رفتار هيدروديناميكي بستر گاز-جامد دوار، انتقال‌حرارت و واكنش پيروليز در اين بستر دارد. نتايج حاصل از مدل CFD نشان داد كه با توجه به تابعيت دمايي مدل سينتيكي پيروليز تايرهاي فرسوده، با افزايش نرخ حرارتي اعمال شده بر راكتور دوار، ميزان تبديل تاير به محصولات، با صرف زمان كم‌تر انجام مي‌شود. واژه‌هاي كليدي: پيروليز، راكتور دوار، شبيه‌سازي CFD، هيدروديناميك، انتقال حرارت، تاير فرسوده، مدل سينتيكي.

190879

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر امين بازياري

طراحي، شبيه سازي و كنترل فرآيند

دكتر سيد حسن هاشم آبادي