Ghourejili, Shamsedin (2018) Investigation of effetive parameters on hydrodynamics of rotating packed beds using computational fluid dynamics. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.
|
Text (بررسی پارامتر¬های موثر بر هیدرودینامیک بستر¬های پرشده دوار به کمک دینامیک سیالات محاسباتی)
Shamsedin Ghourejili.pdf Download (1MB) | Preview |
Abstract
Rotating packed beds (RPB) have been recently used in many processes in the chemical engineering, such as; distillation, desorption, absorbation, production of nano particles, refinery of nature gas, and so on. Thus, analysis flow in the equipment, is very necessary to obtain large information in the equipment. In this paper, Computational fluid dynamics was used as a suitable and economical tool for benefit analysis in RPBs. Due to the complexity of the structure of RPBs, experimental methods have a very expensive and time-consuming for analysis flows, then computational fluid dynamics, can easily improve and develop analysis flow in the equipment. In this present work, three dimensional single phase flow and two phase flows were studied. The effects of rotational speed such as clock and antic-lock wise, gas flow rate, porosity, added baffles and the rotor design on the pressure drop, were investigated. With increasing the gas flow rate, the dry pressure drop and wet pressure drop increased. Increasing liquid flow rate and prossity have a little effects on the pressure drop. The influence of the number of nozzeles on the pressure drop was investigated and the simulation results showed a little effect on the pressure drop. The added baffles increased the pressure drop for dry bed and decreased to another one. The rotor design had a negliable effect on the dry-pressure drop. Analysis of single flows in an RPB with baffles showed that the tangential velocity completety increased with respect to radial and axial velocity. Also analysis of two phase flows in an RPB with baffles showed that flow patterns of gas gradually reached to a plug flow by increasing gas flow rate at constant values of rotational speed and liquid flow rate. Also, RPB without baffles was extensively far from the plug flow. Increasing rotational speed in an RPB with and without baffles caused the flow patterns of gas to quickly reach the plug flow.The simulation results were in satisfactory agreement with experimental data and the relative error obtained 14%.
Item Type: | Thesis (Masters) | ||||
---|---|---|---|---|---|
Persian Title: | بررسی پارامتر¬های موثر بر هیدرودینامیک بستر¬های پرشده دوار به کمک دینامیک سیالات محاسباتی | ||||
Persian Abstract: | بستر¬های پرشده دوار در بسیاری از فرایند¬های مهندسی شیمی از قبیل تقطیر، دفع، جذب، تهیه¬ی نانو ذرات، شیرین¬سازی گازترش و... مورد استفاده قرارمی¬گیرد. آنالیز جریان سیال در این تجهیزات برای بدست آوردن اطلاعات هیدرودینامیکی و بررسی پدیده انتقال در آن¬ها لازم است. در این پایان¬نامه دینامیک سیالات محاسباتی، بهعنوان یک ابزار مفید و مناسب برای آنالیز جریان مورد استفاده قرارگرفت. به¬دلیل ساختار پیچیده این تجهیزات، روش¬های آزمایشگاهی زمان¬بر و دارای هزینهی زیاد می¬باشد. از اینرو دینامیک سیالات محاسباتی می¬تواند برای آنالیز جریان در این بستر¬ها مفید و سودمند باشد. در این پروژه شبیه¬سازی سهبعدی برای آنالیز جریان¬های تک فازی و جریان دو¬فازی مورد مطالعه قرار گرفت. اثر برخی پارامتر¬ها از قبیل سرعت چرخش، دبی گاز، دبی مایع، وجود بافل، میزان تخلخل و طراحی روتور بر افت فشار بررسی شدند. نتایج شبیه¬سازی نشان داد که با افزایش دبی گاز، افت فشار برای هر دو حالت بستر خشک و بستر دو¬فازی افزایش می¬یابد، هم¬چنین این نتایج نشان می¬دهند که افزایش دبی مایع و میزان تخلخل تأثیر کمی برافت فشار دارند. افزایش سرعت چرخش، سبب افزایش افت فشار برای بستر¬های دو¬فازی شده اما تأثیر کمی برافت فشار بستر خشک دارد و هم¬چنین اثر تعداد نازل¬ها بر افت فشار بستر دوفازی بررسی شد و نتایج نشان داد که افزایش نازل¬ها سبب افزایش افت فشار می¬گردد. وجود بافل¬ها سبب کاهش افت فشار مرطوب گردیده است. طراحی روتور اثر کمی بر افت فشار بستر خشک دارد. آنالیز جریان تک فازی نشان دادکه مولفه سرعت مماسی دارای بیش¬ترین مقدار سرعت نسبت به مولفه¬های سرعت¬شعاعی و محوری می¬باشد. آنالیز جریان دو¬فازی نشان داد که افزایش سرعت چرخش سبب می¬شود جریان گاز برای هر دو حالت بستر پرشده با بافل و بدون بافل به سمت الگوی جریان پلاگ پیش رود. افزایش دبی گاز در سرعت چرخش و دبی معین مایع برای بستر بدون بافل نشان داد که جریان گاز از الگوی جریان پلاگ خارج می¬شود و برای بستر پرشده با بافل به الگوی جریان پلاگ نزدیک می¬شود. در نهایت شبیه¬سازی با داده¬های تجربی اعتبار¬سنجی شد و درصدخطای نسبی کم¬تر از %14 بدست آمد. | ||||
Supervisor: |
|
||||
Advisor: |
|
||||
Subjects: | Faculty of Engineering > Department of Chemical Engineering Divisions > Faculty of Engineering > Department of Chemical Engineering |
||||
Divisions: | Subjects > Faculty of Engineering > Department of Chemical Engineering Faculty of Engineering > Department of Chemical Engineering |
||||
Date Deposited: | 03 Oct 2018 09:21 | ||||
Last Modified: | 03 Oct 2018 09:21 | ||||
URI: | http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/304 |
Actions (login required)
![]() |
View Item |