• عنوان

    مطالعه‌ي عددي رسوب زدايي لوله ها‌ي انحنادار با استفاده از امواج فراصوت

  • نويسنده اصلي

    كرباسيون، اميررضا

  • محل تحصيل
    اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مكانيك
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • چكيده
    در سال¬هاي اخير، رسوب زدايي لوله ها با استفاده از امواج آلتراسونيك به علت ويژگي¬هاي آن مانند عدم ايجاد آلودگي براي محيط زيست، پيشگيري از ايجاد رسوب درون لوله و رسوب زدايي بدون توقف خطوط لوله، كاربرد بسيار فراواني در كليه¬ي صنعت¬هاي دريايي، غذايي، پالايشگاهي و ... پيدا كرده است. با نفوذ امواج آلتراسونيك از طريق متصل كردن مبدل فراصوت بر روي لوله¬هاي حاوي سيال، مانند سيال آب، فشار محلي در سيال افت پيدا مي¬كند و فشار آن ناحيه از فشار اشباع سيال كمتر مي¬شود و سبب رخ دادن پديده¬ي كاويتاسيون مي¬شود. بر اثر ايجاد شدن كاويتاسيون، انرژي بسيار زيادي ايجاد مي¬گردد و باعث رخ دادن پديده¬ي ميكروجت سيال و در ادامه¬ي آن باعث ايجاد منافذ و ترك هايي بر روي ذرات جامد چسبيده شده بر روي ديواره¬ي داخلي لوله مي¬¬¬شود. درون منافذ ايجاد شده بر روي سطوح ذرات جامد، حباب¬هاي بخار آب محبوس مي¬شوند. فشار داخلي حباب¬هاي كاويتاسيون از استحكام تسليم ذرات جامد فراتر مي رود و باعث در هم شكسته شدن ذرات جامد مي گردد. با توجه به اين كه پديده¬ي كاويتاسيون اصلي¬ترين مكانيزم رسوب زدايي لوله با استفاده از امواج فراصوت است، در اين پژوهش در ابتدا با استفاده از روش ديناميك سيالات محاسباتي، پديده¬ي كاويتاسيون در نرم افزار انسيس فلوئنت شبيه سازي مي¬گردد. نتايج حاصل از اين حل عددي با مقادير تجربي ساير پژوهش ها مطابقت مناسبي دارد. در گام بعدي، برهمكنش حباب¬هاي كاويتاسيون با ذرات رسوب جامد چسبيده بر روي سطح داخلي لوله با استفاده از حل مدل هاي چند فازي شبيه سازي گرديده است. در اين پژوهش اثر دامنه¬ي فشار صوت، دبي ورودي لوله، خواص مكانيكي رسوب، محل قرار گيري مجموعه¬ي مبدل فراصوت بر روي لوله و اثر وجود انحنا در لوله بر روي شدت كاويتاسيون بررسي شده است. با افزايش دامنه¬¬ي فشار آكوستيك، شدت كاويتاسيون بهبود مي يابد و در نتيجه باعث افزايش نرخ رسوب زدايي مي گردد. افزايش سرعت جريان سيال در ورودي لوله، باعث افزايش نرخ جريان جرمي سيال مي شود و باعث كاهش عملكرد امواج آلتراسونيك مي شود. در واقع افزايش سرعت جريان، افت فشار هيدروديناميكي در راستاي طولي لوله ايجاد مي كند. اين عامل باعث حذف حجم بيشتري از لايه¬ي رسوب در مقايسه با آب در حالت ساكن مي شود. خواص مكانيكي رسوب يكي از پارامتر هاي موثر بر شدت كاويتاسيون به شمار مي رود. با افزايش چگالي و تنش تسليم ذرات جامد رسوب، شدت كاويتاسيون كاهش پيدا مي كند و نيازمند امواج آلتراسونيك با قدرت بيشتري براي رسوب زدايي است. با افزايش فاصله¬ي بين ورودي لوله و محل اتصال مبدل فراصوت بر روي لوله، در حالتي كه سيال درون لوله در حالت سكون نباشد، شدت كاويتاسيون كاهش پيدا مي كند. قسمت اصلي اين پژوهش، به تجزيه و تحليل اثر ناحيه¬ي انحنا بر عملكرد امواج آلتراسونيك پرداخته شده است. بر اساس نتايج اين پژوهش، شدت امواج آلتراسونيك در ناحيه¬ي انحنا كاهش پيدا كرده است. نتايج نشان داده است كه با افزايش نسبت انحنا در لوله، كاويتاسيون با شدت كمتري رخ داده است.
  • شماره ركورد
    225387
  • گرايش رشته تحصيلي
    طراحي كاربردي
  • دانشكده
    مهندسي مكانيك
  • دانشگاه
    دانشگاه صنعتي اصفهان