عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی و بهینه سازی یستر سیال کم عمق و روش زنجیره ای واحد گرا
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1807.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78337;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1807.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78337
- تاریخ دفاع
- ۲۸ دی ۱۳۹۵
- استاد راهنما
- امیر شیخی, رحمت ستوده قره باغ
- دانشجو
- حسن جعفری
- چکیده
- امروزه استفاده از مدل های نسبتا ساده نظیر روش زنجیره ای واحدگرا برای پیش بینی عملکرد راکتورهای شیمیایی توجه زیادی را به خود معطوف کرده است. در میان راکتورهای شیمیایی، راکتورهای بستر سیال گردشی به دلیل مزایایی همچون تماس موثر گاز-جامد و نرخ انتقال حرارت و جرم زیاد، کاربردهای زیادی پیدا کرده اند. از این رو، بررسی و مدلسازی این راکتورها از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش، برای اولین بار از روش زنجیره ای واحدگرا برای پیش بینی رفتار راکتورهای بستر سیال گردشی استفاده شده است. در این روش راکتورهای چندفازی به وسیله زیرمدل های هیدرودینامیکی و سینتیکی بیان می شوند. راکتور بستر سیال گردشی به عنوان یک نمونه از راکتورهای چندفازی در این مدلسازی در جهت طول به دو قسمت کلی پایین و بالا تقسیم بندی شده است. قسمت بالا شامل ناحیه شتاب گیری و کاملا توسعه یافته است. در ابتدای ناحیه شتاب گیری یک ساختار هسته-حلقه وجود دارد که در هسته ذرات جامد به سمت بالا اما در حلقه (ناحیه نزدیک دیواره) به سمت پایین در حال حرکت هستند. جریان گاز در هسته به صورت پلاگ و در حلقه به صورت کاملا مخلوط شونده در نظر گرفته شد. مقایسه نتایج مدل با داده های آزمایشگاهی مستخرج از مقاله ها تطابق بسیار خوبی را نشان می دهد. داده های آزمایشگاهی استفاده شده مربوط به واکنش تجزیه کاتالیستی ازن است که سنتیک مرتبه اول دارد. از مدل ارائه شده می توان در نرم¬افزارهای Aspen Plus© وAspen HYSYS© برای شبیه سازی راکتورهای غیرایده آل بسترهای سیال گردشی استفاده نمود.
- Abstract
- Bypassing the mathematical complexity of equation-oriented approaches in predicting the performance of chemical reactors has stimulated much interest recently. Among industrial reactors, circulating fluidized beds due to intrinsic advantageous such as high gas-solid contact and excellent heat and mass transfer have been used in a broad range of applications. Accordingly, modeling and predicting the performance of these reactors is of great importance. In this work we have developed the first sequential modular simulation to fully predict the behavior of circulating fluidized beds (CFB). Entangled chemical and physical phenomena in the CFBs are mimicked by two sub-models, i.e. hydrodynamics and reaction kinetics. The reactor is divided into three zones, namely a distributor, an acceleration zone, and a fully developed flow section. While in the distributor, the mixing pattern is completely mixed, core-annulus flow structure is dominated where solid catalysts displace upward as clusters in the core region and move downward in the annulus. The gas phase in the core and annulus was well prescribed by a plug flow reactor (PFR) and a continuous stirred-tank reactor (CSTR), respectively. Several sets of experimental data using catalytic ozone decomposition as the reaction kinetic, benefitting from an accurate first-order rate constant, are utilized to evaluate the reliability of the proposed model. Excellent consistency was achieved between the experimental data and the model prediction. This work introduces a new infrastructure for modeling CFBs, which may be integrated into the industrial process simulators such as Aspen Plus© and Aspen HYSYS©.
