عنوان پایان‌نامه
طراحی ومدلسازی یک زباله سوز صنعتی برای روغنهای ضایعاتی پلی ا لفین
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-انرژی و محیط زیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 831.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 41024
- تاریخ دفاع
- ۱۱ اسفند ۱۳۸۷
- دانشجو
- محمدرضا طاری بخش
- استاد راهنما
- مجتبی شریعتی نیاسر
- چکیده
- در این پروژه به بررسی چگونگی حذف پسماند روغنی یک واحد پلی پروپیلن به روش زباله سوزی پرداخته می شود . این بررسی شامل انتخاب، طراحی و مدلسازی فرآیند زباله سوزی است. ابتدا در فصل اول، فرآیند زباله سوزی تعریف و مشخصات زباله بررسی می شود. ترکیب درصد اجزاء و ارزش حرارتی پسماند، پارامترهای اصلی طراحی را تعریف می کنند که در تعیین زمان ماند و دمای احتراق نقش مهمی را ایفا می کنند در ادامه انواع روشهای حذف پسماند مایع حاوی کلر و فلزات سمی در غلظت کم معرفی می شود و با توجه به مزایا و معایب و کارکرد آنها یک روش خاص برای سوزاندن زباله مورد نظر انتخاب می شود که در سیستم منتخب، زباله سوز با مشعل ورتکس رو به پایین می باشد که در آن، جریان چرخشی جهت افزایش راندمان تخریب زباله استفاده می شود و بدلیل رو به پایین بودن، فلزات سمی مشکلی برای آن ایجاد نمی کند. در فصل دوم زباله سوز ورتکس و بخشهای مختلف آن بررسی شده و پارامترهای تاثیر گذار در طراحی مشخص می گردد و در ادامه فصل به طراحی از لحاظ ابعادی و محاسبه زمان ماند و دمای احتراق پرداخته شده و با توجه به سایر تحقیقات یک سیستم مناسب جهت انجام اختلاط در این زباله سوز انتخاب می گردد. در فصل سوم به بررسی اختلاط در فرآیند احتراق زباله سوز ورتکس پرداخته می شود. جهت ایجاد جریان چرخشی از پره هدایت کننده (vane) استفاده شده است. در ادامه همین فصل ابتدا روش دینامیک سیالات محاسباتی معرفی و بررسی می شود و سپس جهت مدلسازی جریان چرخشی استفاده می گردد. در این رابطه ابتدا هندسه سیستم با نرم افزار Autocad طراحی شده سپس مدل مکانیکی زباله سوز بصورت بی سازمان مش بندی می شود و پس از تایید کیفیت مش، در نهایت معادلات ناویر استوکس بهمراه معادلات مدل درهم حل شده و در نهایت سیستم مدلسازی می شود. در پایان فصل نتایج بدست آمده با نتایج حاصل کار سایر محقیقین (28) مقایسه شده است که نتایج مدلسازی تطابق بسیار خوبی را نشان می دهد در فصل چهارم جریان چرخشی بهمراه احتراق پسماند مدلسازی می گردد. زباله به همراه کلر در نظر گرفته شده است و بدلیل پیچیدگی سیستم از حضور فلزات در زباله صرف نظر شده است. از میان سه روش DNS ، LES ، RANS جهت مدلسازی فرآیند احتراق دیدگاه RANS بدلیل سادگی و کاربردی بودن انتخاب شده است که بدین منظور از روشPDF با فرض تعادل شیمیایی (دیدگاه پارامتر جزء مخلوط ) استفاده شده است بعد از مش بندی سیستم معادلات مدل جزء مخلوط بهمراه معادلات ناویر استوکس و معادلات مدل درهم حل شده و نتایج بدست آمده با نتایج موجود در تحقیقات سایر محقیقین بررسی شده است که تطابق نموداری خوبی را نشان می دهد. رفتار نمودار تغییرات دما در نزدیکی خروجی مشعل با گزارشات اعلام شده در تحقیقات مشابه همخوانی مناسبی دارد. در پایان نتایج این پژوهش و پیشنهاد جهت ادامه تحقیق ارائه می گردد.
- Abstract
- This research presents the selection, design and modeling of a liquid incinerator with vortex burner, specially designed to burn industrial hazardous waste oils with chlorine compounds and toxic metal content. A three dimensional CFD (computational fluid dynamic) model is used as a tools for obtaining the detailed velocity, pressure and temperature fields for gas flow through combustion chamber with and without waste oil combustion. Combustion process is based on suitable mixing between waste liquid and oxygen by a swirl generator system. Non-premixed Turbulent Combustion is modeled by PDF (Probability Density Function) approach based on RANS model. The mixture fraction method and assumption of chemical equilibrium are used to compute velocity, temperature and species concentration field resulting from organic compound in waste. The tangential component of the velocity is zero at the center, and increases proportionally with radius at first, and then falls slowly in a radial direction. The radial distribution of the axial velocity take an “M” shape for the strong swirl burner (S=0.76) with reverse flow in the vicinity of the burner axis. Medium swirl intensity generates a reverse flow in region near the waste outlet that improve mixing between the reactants (O2 and waste), combustion quality and flame stability. Combustion temperature was selected enough low to prevent of metal oxides evaporation. Temperature and Residence time calculated by Cooper method for destruction of waste oil with 99.99% Destruction Efficiency (DE).the sub critical nature of the isothermal flow and the effects of combustion on the size and shape of the swirl induced internal recirculation zone in the corresponding combusting flow are well simulated by this model. The modeling results have been used to understand the effects of swirler and waste specification on the results achieved. Pressure and Velocity fields show a good correspondence with Alecci et al results. Temperature profile trends are also reported by experimental data for referred paper.
