عنوان
مدل‌سازي ترموديناميكي و شبيه‌سازي عددي يك كريستالايزر گردش اجباري به‌منظور بازيافت آب در فناوري تصفيه‌ي پساب بدون پسماند مايع
نويسنده اصلي
عموشاهي، عليرضا
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
در اين پژوهش، طراحي و مدل‌سازي كريستالايزر گردش اجباري با هدف ارائه يك چارچوب جامع براي پيش‌بيني عملكرد و طراحي سيستم انجام شد. ابتدا روابط موازنه‌ي جرم و انرژي و سينتيك تبلور استخراج و در قالب يك الگوريتم عددي پياده‌سازي گرديد. الگوريتم توسعه‌يافته امكان محاسبه‌ي حجم دستگاه، دبي‌ها (بازچرخاني، آب بازيافت‌شده و بلور حاصل‌شده)، شرايط عملياتي و ميزان انرژي ورودي به سيستم را فراهم ساخت.
در ادامه، مدل در محيط متلب كدنويسي شد و يك نمونه كريستالايزر صنعتي طراحي گرديد. همچنين اثر پارامترهاي مهمي نظير شرايط تغذيه، دماي بخار، دماي خروجي از مبدل حرارتي و غلظت خروجي از كريستالايزر بر عملكرد سيستم بررسي گرديد. نتايج نشان داد كه افزايش دماي تغذيه منجر به كاهش جزئي بار حرارتي مبدل و افزايش اندك توان پمپ مي‌شود؛ افزايش دبي جرمي تغذيه منجر به افزايش حجم كريستالايزر، افزايش دبي جرمي جريان بازچرخاني، افزايش دبي جرمي آب بازيافت‌شده و افزايش ميزان نمك جامد استحصال‌شده مي‌شود؛ افزايش غلظت تغذيه منجر به كاهش حجم كريستالايزر، كاهش دبي جرمي جريان بازچرخاني، كاهش دبي جرمي آب بازيافت‌شده و افزايش ميزان نمك جامد استحصال‌شده مي‌شود؛ افزايش دماي بخار منجر به افزايش دما و فشار كريستالايزر، افزايش شديد حجم كريستالايزر، افزايش شديد دبي جرمي جريان بازچرخاني، افزايش نسبتاً زياد توان پمپ، كاهش جزئي بار حرارتي مبدل و كاهش بار حرارتي كندانسور مي‌شود؛ افزايش دماي خروجي از مبدل حرارتي منجر به كاهش نسبتاً شديد حجم كريستالايزر، كاهش نسبتاً شديد دبي جرمي جريان بازچرخاني، كاهش قابل توجه توان پمپ و افزايش اندك بار حرارتي مبدل مي‌شود؛ افزايش غلظت خروجي از كريستالايزر نيز منجر به افزايش حجم كريستالايزر، افزايش دبي جرمي جريان بازچرخاني، افزايش دبي جرمي آب بازيافت‌شده و كاهش ميزان نمك جامد استحصال‌شده مي‌شود. همچنين دو پارامتر دماي بخار و دماي خروجي از مبدل حرارتي، به علت حساسيت زياد نتايج نسبت به تغييرات آن‌ها، از اهميت بالايي در طراحي كريستالايزر برخودارند؛ به همين دليل، انتخاب دقيق و هوشمندانه‌ي اين دو پارامتر مي‌تواند در دستيابي به يك طرح بهينه و مؤثر كمك كننده باشد.
در گام نهايي، به منظور درك بهتر الگوي جريان و بررسي اندازه‌ي ذرات، شبيه‌سازي سي‌اف‌دي سه‌بعدي-دوفازي كريستالايزر در انسيس فلوئنت انجام شد. نتايج نشان داد كه رشد ذرات به خوبي درحال شكل گرفتن است به‌گونه‌اي كه ذرات با قطر متوسط 75.2 ميكرومتر و قطر ساتر 121.1 ميكرومتر وارد كريستالايزر مي‌شوند و در ادامه با قطر متوسط 89.8 ميكرومتر و قطر ساتر 191.3 ميكرومتر كريستالايزر را ترك مي‌كنند.
در نهايت، نتايج اين تحقيق نشان مي‌دهد كه تركيب مدل‌سازي ترموديناميكي و شبيه‌سازي سي‌اف‌دي مي‌تواند ابزار مؤثري براي طراحي و بهينه‌سازي كريستالايزرهاي صنعتي باشد.
شماره ركورد
237799
گرايش رشته تحصيلي
تبديل انرژي
دانشكده
مهندسي مكانيك
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان