عنوان پایان‌نامه
بررسی هیدرودینامیک راکتور سه فازی با همزن مکانیکی برای کاربرد در فرایند بیولیچینگ
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 64523
- تاریخ دفاع
- ۱۲ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- محمدرضا پورحسن
- استاد راهنما
- سیدمحمدعلی موسویان
- چکیده
- بر روی سوسپانسیون ذرات جامد در یک سیستم گاز-جامد-مایع یک سری مطالعات آزمایشگاهی صورت گرفت. تا عملکرد راکتور همزن‌دار بررسی شود. عموما برای نشان دادن تاثیر سوسپانسیون ذرات جامد در راکتور همزده از پارامتر حداقل سرعت همزن استفاده می‌شود. حداقل سرعت همزن مورد نیاز برای پراکنده ساختن حباب‌های گاز و سوسپانسیون ذرات جامد در مایع اندازه‌گیری شد. این اندازه‌گیری‌ها در راکتوری به قطر مخزن داخلی 165/0 متر و با 005/0 متر مکعب حجم کاری مایع انجام شد. دو نوع همزن دوتایی مختلف برای همزدن مورد استفاده قرار گرفت: راشتون توربین (بالایی) – راشتون توربین (پائینی) و راشتون توربین (بالایی) – همزن جریان مخلوط با جریان رو به پائین (پائینی). همه‌ی این همزن‌ها قطری معادل 33/0 قطر راکتور را دارا هستند. آب به عنوان فاز مایع، هوا برای فاز گاز و سیلیس کربن برای فاز جامد مورد استفاده قرار گرفتند. این آزمایشات در پنج سطح مختلف از نرخ جریان هوا (0، 50، 100، 150 و 200 لیتر بر ساعت)، چهار سطح مختلف از درصد ذرات جامد (3، 5/6، 10 و 14 درصد) و چهار سطح مختلف از اندازه ذرات (80، 120، 164 و 310 میکرومتر) انجام شد. اثر این پارامترهای عملیاتی و همچنین تاثیر دو نوع همزن بر هیدرودینامیک سیستم گاز-مایع-جامد در مخلوط بررسی شد تا سرعت همزن مورد نیاز برای سوسپانسیون کامل همه‌ی ذرات جامد در مایع به‌دست آید. عملکرد دو نوع همزن با هم مقایسه شد. نتایج حداقل سرعت همزن به صورت توابعی از اندازه ذرات جامد و درصد جرمی ذرات جامد و نرخ جریان هوا برای هر یک از همزن‌ها ارائه شد. برای هر دو همزن با افزایش نرخ جریان گاز حداقل سرعت همزن افزایش یافته است و حداقل سرعت همزن به صورت توابعی توانی از اندازه ذرات جامد و درصد جرمی ذرات جامد ارائه گردید که مطابق آن توان اندازه ذرات جامد و درصد جرمی ذرات جامد برای همزن راشتون توربین - راشتون توربین، 1452/0 و 0975/0 به دست آمد درحالی که این مقادیر برای همزن راشتون توربین – جریان مخلوط، 1502/0 و 088/0 محاسبه شد.
- Abstract
- Experimental studies on the suspension of solid particles in gas- solid- liquid systems were carried out to examine the performance of a stirred reactor. The minimum impeller speed is commonly used to indicate the effectiveness of solid suspension in stirred vessel. Minimum impeller speed, needed for dispertion of gas bubbles and solid particles in liquid were measured. Measurements were conducted in a vessel of the inner diameter of 0.165 m and working liquid volume of 0.005m^3. Two different double-impeller configurations were used for agitation: Rushton turbine (lower) - Rushton turbine (upper) and Rushton turbine (lower) - down pumping mixed-flow disc (MFD) (upper). All impeller had diameter equal to 0.33 diameter of vessel. Liquid phase was water and dispersed phases were air for gas and SiC for solid. The experiments were carried out at five different gas flow rates (0, 50, 100, 150, 200), four particles loadings (3, 6/5, 10, 14) and four particles sizes (80, 120, 164, 310). The effect of this operating parameters and two type of the impeller configuration on gas- solid- liquid hydrodynamics in mixing vessel was studied to determine the agitation speed required to just completely suspend all particles in liquid. The performance of the two impellers was also compared. Results of the minimum impeller speed as a function of the solid concentration, particle size and gas flow rate for both impellers were approximated. The minimum impeller speed was found to be proportional to the particle size and solid concentration to the exponents of 0.1452 and 0.0975 for RT-RT impeller. Also for RT- MFD impeller was found 0.1502 and 0.088. For both impeller, the minimum impeller speed increases with an increase in the gas flow rate. Key words: Hydrodynamics; solid suspension; mechanical agitated reactor; gas-solid-liquid systems; minimum impeller speed
