عنوان پایان‌نامه
اندازه گیری توزیع اندازه حباب در ستون حبابی با استفاده از سنسور مقاومت الکتریکی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1184.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 54739
- تاریخ دفاع
- ۲۸ شهریور ۱۳۹۱
- دانشجو
- محسن شیعه
- استاد راهنما
- نوید مستوفی
- چکیده
- ساخت پروب مقاومت الکتریکی دو سوزنی به عنوان یکی از روش‌های اندازه‌گیری پارامترهای موضعی جریان دو فازی گاز-مایع، هدف اصلی این پروژه بوده است. علاوه بر ساخت پروب، برنامه‌های مورد نیاز جهت پردازش داده‌های خروجی پروب نیز تهیه شد. سطح آستانه‌ی تشخیص حباب با توجه به میزان نویز سیگنال خروجی پروب تعیین گردید. پارامترهای هیدرودینامیکی از قبیل فرکانس حباب، نگهداشت گاز، سرعت و طول وتر حباب در ستون‌های دو بعدی و سه بعدی اندازه‌گیری شد. توزیع و متوسط قطر معادل حباب‌ها با استفاده از مقادیر طول وتر در ستون دو بعدی محاسبه شده و با مقادیر به دست آمده از روش عکس‌برداری مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که روش‌های تبدیل طول وتر به قطر معادل در سرعت‌های پایین قابل اعتماد است. در ستون سه بعدی نیز آزمایش‌های متعددی در ارتفاع‌ها و شعاع‌های مختلف انجام شد. نحوه‌ی تغییرات پارامترهای اندازه‌گیری شده نسبت به سرعت‌های ظاهری مختلف گاز و مایع (با در نظر گرفتن مکان اندازه‌گیری) مورد ارزیابی قرار گرفت و هیدرودینامیک جریان دوفازی در ستون حبابی برای این سرعت‌ها مشخص شد. مقایسه‌ی بین مقادیر نگهداشت حاصل از پروب و رابطه تجربی، خطای قابل قبولی را نشان داد. با بررسی تغییرات نگهداشت، فرکانس و طول وتر حباب، تأثیر سرعت ظاهری گاز و مایع روی نحوه‌ی تشکیل و همبسته‌شدن حباب‌ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی‌ها بیانگر اثر دوگانه افزایش سرعت ظاهری مایع روی اندازه حباب است، به نحوی که با افزایش سرعت مایع، متوسط اندازه حباب ابتدا افزایش یافته و سپس روند نزولی به خود می‌گیرد. همچنین با استفاده از خصوصیات موضعی حباب‌ها، نقاط تغییر بین رژیم‌های حبابی پراکنده، حبابی ناهمبسته، حبابی همبسته و لخته‌ای در مکان‌های مختلف ستون سه‌بعدی تعیین شد. مقایسه نقاط تغییر رژیم در مکان‌های مختلف نشان داد که تغییر رژیم در کل ستون (به جز نزدیکی توزیع‌کننده) تقریباً در سرعت‌های ظاهری گاز و مایع یکسان رخ می‌دهد. همچنین مکان‌های نزدیک به مرکز ستون و دور از توزیع‌کننده، به عنوان محل مناسب قرارگیری پروب برای تعیین نقاط تغییر رژیم تشخیص داده شد. در انتها نیز یک نقشه‌ی رژیم جریانی برای ستون سه‌بعدی به دست آمد.
- Abstract
- A dual electro-resistivity probe was fabricated to measure local hydrodynamic parameters of gas-liquid two phase flow. Required programs were also developed to process output data of the probe. Threshold level for detection of bubble contact was determined by considering the noise characteristics of the output voltage signals. Local hydrodynamic parameters such as local bubble frequency, local gas hold up, local bubble velocity and local bubble chord length were measured in two- and three-dimensional bubble columns. Distribution and average of the equivalent bubble diameters were calculated by transforming measured bubble chord length in two-dimensional bubble column. The obtained averages of equivalent bubble diameter were compared with the results of photographic technique; it was shown that the methods for transforming the chord length data to bubble size distribution are reliable at low superficial gas velocities. The probe measurements were also performed at various radial and axial locations of three-dimensional bubble column. The effect of superficial liquid and gas velocity on the hydrodynamic parameters of bubble column was studied at different locations of the column. Gas holdup values obtained by empirical correlation were also provided for comparison with the ones measured by resistivity probe. The comparison showed negligible errors. By studying the variations of local gas holdup, local bubble frequency and local bubble chord length, effects of superficial liquid and gas velocity on the bubble formation and coalescence were determined. The results showed that the superficial liquid velocity has a dual effect on the average bubble size. In fact, the average bubble size increases as the superficial liquid velocity is increased and then begins to fall with further increase in the superficial liquid velocity. Moreover, the transitions between dispersed bubble flow, discrete bubble flow, coalesced bubble flow and slug flow were determined by the measured local properties of bubbles at different locations. A comparison between transition points at different locations confirmed that regime transition occurs simultaneously throughout the bubble column (except at locations close to the distributer) at nearly the same superficial gas and liquid velocities. It was also found that the locations close to center of column and far from the distributer are appropriate to place the probe for detection of flow regime transitions. Finally, a flow regime map was obtained to be applied for three-dimensional bubble column.
