عنوان پایان‌نامه
بررسی و اندازه گیری ابعاد حباب ها در راکتورهای حبابی با بستر لجن فعال
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1648.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 70816
- تاریخ دفاع
- ۱۲ خرداد ۱۳۹۴
- دانشجو
- نیلوفر جمشیدی
- استاد راهنما
- نوید مستوفی, محمدرضا مهرنیا
- چکیده
- در پروژه‌ی حاضر، پارامتر‌های هیدرودینامیکی (نگاهداشت گاز و فرکانس حباب ها) و ویژگی‌های حباب‌ها (سرعت صعود و اندازه وتر حباب‌ها) با به کار‌گیری پروب مقاومت الکتریکی دو سوزنی بررسی شد. نگاهداشت گاز و فرکانس برخورد حباب‌ها از تابع چگالی فاز گاز به دست آمد. با محاسبه‌ی تابع همبستگی متقابل در فواصل زمانی کوتاه، سرعت و وتر حباب‌ها محاسبه شد. به منظور بررسی تاثیر ویسکوزیته مایع، 4 محلول پلیمری و 4 نمونه لجن فعال انتخاب شد. اندازه گیری‌ها در سه ناحیه پایینی، میانی و بالایی در طول ستون، با تغییر سرعت سطحی گاز از 0.5 تا 7 سانتی‌متر بر ثانیه انجام شد. دیده شد که با افزایش ویسکوزیته، نگاهداشت گاز و فرکانس برخورد حباب کاهش و سرعت و وتر متوسط حباب‌ها در رژیم همگن و ناهمگن افزایش می یابد. همچنین معلوم شد که در سیالات ویسکوز رژیم همگن ناپایدارتر می شود و در نمونه غلیظ پلیمر (µ=7.06 cP) ستون حبابی وارد رژیم جریانی لخته‌ای می شود. در این رژیم، نگاهداشت گاز به شکل چشم‌گیری افزایش یافته و هم‌زمان فرکانس حباب کاهش پیدا می کند. وتر متوسط حباب ها در طول ستون با افزایش ویسکوزیته افزایش می یابد. تاثیر رئولوژی سیال در طول ستون برای نمونه‌های پلیمری، در نگاهداشت گاز و سرعت متوسط صعود حباب بررسی شد. در این نمونه‌ها نگاهداشت گاز در میانه ستون و سرعت صعود حباب در ناحیه نزدیک به توزیع‌کننده به حداکثر رسیدند. در حالی‌که برای نمونه غلیظ لجن(µ=7.06 cP) سرعت صعود حباب در طول ستون افزایش، و نگاهداشت گاز کاهش یافت. برای نمونه‌های آب و لجن رقیق، نگاهداشت و فرکانس حباب‌ها و وتر متوسط روند تقریبا ثابت داشتند. در نهایت با زیاد کردن سرعت‌سطحی گاز، توزیع احتمال سرعت صعود چندقله‌ای و توزیع احتمال وتر کشیده‌تر با قله ای کوتاهتر ظاهر شدند.
- Abstract
- A dual-tip resistivity probe was employed to investigate hydrodynamic parameters (i.e., gas holdup; bubble frequency) and bubble dynamics (bubble rise velocity; bubble chord length) in a bubble column. The hydrodynamic parameters were measured from gas phase denisity function of the response of the downstream needle. Individual bubbles were characterized by calculating cross-correlation in short intervals, corresponding bubble rise velocity and chord length were determind. In order to investigate the effect of rheology of the liquid on the hydrodynamics, 8 different samples of carboxy methyl celloluse solutions and active sludge samples were used in experiments. The tests were conducted in three axial position (bottom, middle and top) of the column and in the range of 0.5-7 cm/s for the superficial gas velocity. In both homogeneous and heterogeneous flow regimes, gas holdup and bubble frequency decrease while bubble rise velocity and bubble chord length increase with increasing the liquid viscosity. Furthermore, increase in the liquid viscosity instabilizes the homogeneous flow regime. In 0.6 wt% CMC solution (µ=7.06 cP), the column operates in the slug flow regime even in low superficial gas velocities. In this regime, the gas holdup increases significantly. However, the bubble frequency decreased substantially. In all samples with a viscosity more than water, the bubble chord length grows along the column. The effect of liquid rheology showed in gas holdup and bubble rise velocity profiles through the column height. In these samples, gas holdup and bubble rise velocity are maximum in the middle and bottom region of the column, respectively. For the most concentrated active sludge (µ=2.374 cP), in contrast, both gas holdup and bubble rise velocity desrease along the column. In the case of low viscosity liquids, (i.e., water) gas holdup, bubble frequency and bubble chord length were almost constant from bottom to the top of the column. Finally, by increasing the superfial gas velocity, the bubble chord length distribution becames broad with a shorter peak and a longer tail whearas, the bubble rise velocity distribution becames multi-modal and wider.
