دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

“M.Sc” پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی محیط زیست

عنوان:

شبیه سازی راکتورهای حلقوی هوایی با استفاده از دینامیک محاسباتی سیال

چکیده:

شبیه سازی یک مدل هیدرودینامیک برای ماندگی گاز و گردش مایع سرعت پیشگیری در راکتور های بالا برنده هوا را توسعه داده است و اطلاعات بدست آمده از شبیه سازی با اطلاعات جمع آوری شده تجربی روییک راهنمای تاسیسات راکتور تجهیز شده با نوع توزیح کننده گاز مختلف چند ورودی و تک ورودی مقایسه کردیم با استفاده از آنالیزهای موجود در مدل اصلی به نتایج مطلوب رسیدیم.

مقدمه:

راکتورهای حلقوی  بالا برنده هوا بطور عمومی در صنعت شیمیایی و بیولوژیکی برای حمل کردن راکتورهای آرام مثل اکسیداسیون ها و کلردار شدن ها مورد استفاده قرار می گیرد یک راکتور بالا برنده هوا از یک حباب تبدیل شده است این نوع راکتور شامل سه بخش مجزا یعنی بر خیزنده، جدا کننده گاز و مایع و پایین آورنده می باشد گردش مایع توسط تزریق گاز در پایین برخیزنده (Riser) پس ایجاد یک چگالی خالص تفاوت بین برخیزنده (Riser) و پایین آورنده down comer را مشخص می سازد.

در واقع برای طراحی، اهداف کنترل و عملکرد یک شبیه سازی صحیح اجرایی راکتور ضروری است مدل انتخاب شده برای شبیه سازی باید شامل انتقال جرم، واکنش جنبشی، ترکیب جریان و هیدرودینامیک ها باشد. اگر چه مدل راکتورهای بالا برنده هنوز بسیار سخت است چون که فرض نظام واکنش آرام ممکن نبود بطور کامل ادا شود و اثر شرایط عملیاتی، هندسه راکتورها و خصوصیات شیمیایی –  فیزیکی فازها به ویژه رفتار غیر به هم پیوسته آلی که بطور کمی در صنعت با آن مواجه شده اند روی هیدرودینامیک ها بطور کامل و بارز درک نمی شود. اهداف کار حاضر یک مدل براساس معادلات تعادل به منظور شبیه سازی پارامترهای هیدرودینامیک بوده و مدل برای اطلاعات جمع آوری شده تجربی روی راهنمایی تاسیسات راکتور و برای ماندگی گاز و سرعت گردش مایع و هیدرودینامیک های بالا برنده هوا توسط الگوهای جریان مختلف  مشخص می شود که این ها هم وابسته به نسبت جریان گاز می باشند.

در حالت کلی دو نظام بطور عادی تشخیص داده می شوند:

1- حالت همگن.

2- نظام هم جنس نامتجانس( ناهمگن).

پارامترهای هیدرودینامیک بعلاوه فازهای ترکیبی و الگوهای انتقال جرم سخت وابسته به نظام جریان متداول است برای مدل مناسب تشخیص طبیعت پراکندگی ضروری می باشد با توجه به گفته هایی که در بالا ذکر شد آنالیز علامت فشار دیوار برای خلاصه اطلاعات  درباره نظام های جریان بکار گرفته می شود. این تکنیک برای دادن یک نبش عمیق تر در هیدرودینامیک پیچیده سیستم گاز – مایع نشان داده شده است.

در این پایان نامه نظام انتقالات و تشخیص رفتار هیدرودینامیکی راکتور بالا برنده ی هوا با استفاده از یک شبیه سازی و استفاده از آنالیز های آماری و کسری و آنالیز طیفی رسیدگی کرده ایم.

ترکیب هیدرودینامیک ها با انتقال جرم واکنش و شکل جریان یک مدل کامل را ثمر می دهد که قادر به فراهم کردن یک توصیف کاملاً مناسب از راکتورهای بالا برنده هوا (Air- lift Reactor) می باشد.

فصل اول

ضرورت اجرای طرح و آشنایی با راکتورهای (Air_Lift (ALRs

1-1- راکتورهای هوایی حلقوی:

راکتورهای هوایی به وسیله جریانی از هوا کار می کند و یا بعضی وقتها با بعضی دیگر از گازها در این حالت ها اگر از گاز استفاده شود راکتور گازی نامیده می شود.

که در آن علاوه بر ایجاد جریان، جریان گاز عمل مهمی را در جابجایی مواد بین فاز گاز و مواد واسطه انجام می دهد اکسیژن اغلب به داخل مایعات انتقال پیدا می کند و در بعضی از شرایط واکنش محصول به دست آمده در حالت جابجایی در فاز گاز جدا می گردد. تفاوت اصلی بین ALR ها و ستون های حباب، در رابطه با نوع جریان مایعات می باشد که با ژئومتری سیستم ارتباط دارد ستون حباب یک لوله ساده ای است که گاز به داخل آن تزریق می شود و معمولا این عمل از پایین تزریق می شود و مخلوط کردن راندوم از طریق حباب های بالا رونده ایجاد می شود. در ALR مسیر اصلی چرخش مایع به وسیله طراحی راکتور مشخص می گردد که دارای کانالی برای گاز می باشد و جریان به طرف بالای مایع یا رایزر و کانال جداگانه ای برای جریان پایین رونده و این کانال ها در پایان و در قسمت بالا به همدیگر متصل شده است تا یک توپ بسته ای را ایجاد کند و گاز معمولا در قسمت پایین تر یک رایزر تزریق می شود و ادامه پیدا می کند به جایی که در بالای راکتور گاز جدا می گردد در قسمتی که به نام جدا کننده گاز نام گرفته است که طراحی این قسمت به وسیله و شرایط عملکرد راکتور برآورد و طراحی می شود.

اصطکاک گاز که جدا نشده داخل مایع پایین رونده قرار می گیرد و این گاز باقیمانده آن بخش می باشد و اثر زیادی در دینامیک مایعات در راکتور داشته و در عملکرد عمومی راکتور اثر می گذارد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.