عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی عددی تصفیه آب مخازن با استفاده از تابش فرابنفش
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2846;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 66384
- تاریخ دفاع
- ۰۸ دی ۱۳۹۳
- دانشجو
- حامد سبحانی
- استاد راهنما
- حسین شکوهمند
- چکیده
- در سال‌های اخیر، پژوهش‌های تجربی و عددی بررسی مخازن تصفیه‌ی آب به کمک فرابنفش، به طور گسترده افزایش یافته است. مهم‌ترین نقص روش‌های تجربی، بررسی محدود و گران‌قیمت ویژگی‌های مخازن فرابنفش است. در این پژوهش، یک مدل دینامیک سیالات محاسباتی در چارچوب اویلری-لاگرانژی به کار رفت تا عملکرد تصفیه‌ی یک مخزن بسته‌ی دارای چهار لامپ فرابنفش عمود بر جریان مورد تحلیل قرار گیرد. برای محاسبه‌ی میدان جریان، یک مدلk-? تحقق‌پذیر (rk?) و برای محاسبه‌ی میدان شدت تابش فرابنفش، یک مدل جهت‌های مجزا (DO) مورد استفاده قرار گرفت. برای بررسی اهمیت هر یک از لامپ‌ها بر عملکرد تصفیه، علاوه بر مدل مرجع (با 4 لامپ روشن)، چند مدل شامل یک یا دو لامپ روشن در چیدمان‌های مختلف در نظر گرفته شد. تأثیر برخی پارامترهای عملکردی مانند نرخ جریان آب، دمای آب ورودی و توان لامپ‌ها نیز مطالعه شد. همه‌ی نتایج به کمک سه مدل غیرفعال‌سازی مورد تحلیل قرار گرفتند. عملکرد تصفیه، بر اساس زمان اقامت ذرات، تابع چگالی احتمال دوز و مقادیر لگاریتم غیرفعال‌سازی بررسی شدند. سرعت‌های محوری و عمودی، تابع چگالی احتمال دوز و مقادیر لگاریتم غیرفعال‌سازی با داده‌های تجربی اعتبارسنجی شدند. نتایج نشان داد که لگاریتم غیرفعال‌سازی مدل شامل دو لامپ مرکزی روشن، بین 88-99 درصد، به نتایج مدل مرجع نزدیک است. هم‌چنین، هرچه لامپ‌ها به ناحیه‌ی جریان اصلی نزدیک‌تر باشند، تأثیر بیش‌تری بر غیرفعال‌سازی میکروارگانیزم‌ها دارند. تصفیه‌ی عملکرد به نرخ جریان، توان لامپ‌های فرابنفش و مدل غیرفعال‌سازی وابسته است و تغییر دمای آب ورودی، تأثیر ناچیزی بر عملکرد تصفیه دارد. کلمات کلیدی: مدلk-? تحقق‌پذیر، مدل جهت‌های مجزا، مدل غیرفعال‌سازی، زمان اقامت ذرات، تابع چگالی احتمال دوز، لگاریتم غیرفعال‌سازی.
- Abstract
- In recent years, experimental and numerical investigation of water UV reactors has increased significantly. The main drawback of experimental methods is confined and expensive survey of UV reactors features. In this study, a CFD model utilizing the eulerian-lagrangian framework is applied to analysis the disinfection performance of a closed conduit reactor which contains four UV lamps perpendicular to the flow. A realizable k-? (rk?) model was used to calculate flow field and a discrete ordinates (DO) model was employed to evaluate UV intensity field. To investigate the importance of each of lamps on the inactivation performance, in addition to the reference model (with 4 on-lamps), several models with one or two on-lamps in various arrangements were considered. The effect of some operational parameters such as water flow rate, inlet water temperature and lamps power were also studied. All results were analysed in three inactivation kinetics. Disinfection performance was investigated based on the particles residence time, dose probability density function and log inactivation values. Axial and vertical velocities, dose probability density function and log inactivation values were validated with experimental data. The results showed that, the log inactivation of the two central on-lamps model was between 88-99 percent, close to the reference model results. Also whatever the lamps are closer to the main flow region, they have more effect on microbial inactivation. The disinfection performance is highly dependent to the flow rate, UV lamps power and inactivation kinetic and the change in inlet water temperature has little effect on disinfection performance. Keywords: realizable k-?, discrete ordinates model, inactivation kinetic, particles residence time, dose probability density function, log inactivation.
