شبيه‌سازي CFD فرآيند ميعان تماس مستقيم در يك نمونه تماس دهنده گاز و مايع

كارشناسي ارشد

ميعان تماس مستقيم بخار در مايع مادون سرد پديده‌اي است كه در بسياري از زمينه‌هاي مختلف نظير صنايع هسته‌اي و شيميايي كاربرد دارد. علت اهميت ميعان تماس مستقيم اين است كه انتقال انرژي بسيار زيادي را از طريق فصل مشترك دو فاز ممكن مي‌سازد. در اين تحقيق، به منظور بررسي انتقال جرم و انتقال حرارت در فرآيند ميعان تماس مستقيم يك شبيه‌سازي عددي دوبعدي صورت گرفت، به اين صورت كه مايع مادون سرد از طريق يك نازل چرخشي فشاري به داخل بخار اشباع اسپري مي‌شود. هدف اصلي اين تحقيق بررسي اثر ميعان بر ويژگي¬هاي ورق سيال خروجي از يك نازل چرخشي فشاري مي‌باشد. اين شبيه‌سازي با استفاده از نرم‌افزار تجاري فلوئنت 19.1 انجام شد. به منظور رديابي فصل مشترك بين بخار و مايع از ديدگاه چند فازي VOF استفاده گرديد. هم‌چنين به منظور مدل¬سازي انتقال جرم و انتقال حرارت در فصل مشترك دو فاز از مدل لي استفاده شد. مدل لي به صورت يك مدل ميعان-تبخير در نرم افزار تجاري فلوئنت تعريف شده است. ويژگي‌ها و برخي از مشخصات ورق همراه با پديده‌ي ميعان و بدون پديده‌ي ميعان با يكديگر مقايسه شد، از جمله¬ي اين مشخصات مي¬توان به زاويه ورق، طول شكست ورق و ضخامت ورق اشاره كرد. طول نقطه¬ي شكست ورق همراه با پديده‌ي ميعان و بدون پديده‌ي ميعان به ترتيب برابر با 33.1 و 30.51 ميلي‌متر بود. حداكثر تفاوت ضخامت ورق همراه با ميعان و بدون ميعان 0.06 ميلي‌متر بود، بنابراين ميعان تأثير زيادي بر طول شكست ورق و تأثير كمي بر ضخامت ورق دارد. ضريب انتقال حرارت در ناحيه¬ي ورق بسيار بيشتر از ناحيه¬ي قطره مي¬باشدكه اين مسئله نشان-دهنده¬ي ميزان انتقال حرارت بالا در ناحيه¬ي ورق در مقايسه با ناحيه¬ي قطره است. به منظور پيش¬بيني طول نقطه¬ي شكست در حالت وجود پديده¬ي ميعان يك رابطه¬ي تحليلي بر اساس دبي جرمي ورودي و طول شكست در حالت بدون پديده¬ي ميعان ارائه شده است تا بتوان طول شكست همراه با ميعان در دبي جرمي¬هاي مختلف را پيش¬بيني نمود. اين رابطه مي¬تواند با دقت مناسبي طول شكست در حالت همراه با ميعان را پيش¬بيني نمايد. به عنوان مثال در دبي جرمي 0.06 كيلوگرم برثانيه، مقدار پيش¬بيني شده طول نقطه شكست نسبت به مقدار حل عددي 1.25 درصد خطا را نشان داد.

204959

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي

دكتر سلمان موحدي راد