عنوان پایان‌نامه
بررسی هیدرو دینامیک بسترهای سیال سه فازی در حوزه فرکانس و فضای حالت
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1302.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 59000
- تاریخ دفاع
- ۱۷ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- امید ارجمندی تاش
- استاد راهنما
- رحمت ستوده قره باغ, رضا ضرغامی
- چکیده
- روش های مختلف ارزیابی سری زمانی در حوزه زمان، فرکانس و فضای حالت به منظور شناخت هر چه بیشتر هیدرودینامیک بستر های سیال سه فازی، در محدوه وسیعی از شرایط عملیاتی به کار گرفته شدند. آزمایش ها در یک راکتور مقیاس آزمایشگاهی به قطر 9 سانتی متر و ارتفاع 2 متر و در شرایط محیط انجام گرفت. انحراف استاندارد نوسان های فشار توانست چهار رژیم جریانی متفاوت به نام های، رژیم بستر فشرده، رژیم بستر آشفته، رژیم حباب های به هم آمیخته و رژیم حباب های منفصل (یا در سرعت های بسیار پایین گاز، رژیم حباب های منفصل و رژیم حباب های پراکنده) را نشان داده و مرز بین این رژیم ها را تشخیص دهد. نقطه کمینه بر روی چولگی و میانگین فرکانس دوره و نقطه بیشینه بر روی برجستگی کمترین انحراف را از ساختار های ماکرو بستر نشان دادند و سرعت مایع متناظر با آن ها، حداقل سرعت مایع آشفتگی بود. انتقال از ساختار های ماکرو به ساختار های کوچکتر در طول رژیم بستر آشفته اتفاق افتاد و به این ترتیب حداقل سرعت مایع سیالیت توسط چولگی، برجستگی و میانگین فرکانس دوره تشخیص داده شد. با بررسی های بیشتر در حوزه فرکانس به وسیله تبدیل فوریه و تبدیل موجک تمام پدیده های ذکر شده در بالا تایید شده و محدوده فرکانسی ساختار های ماکرو، مزو و میکرو و درصد انرژی هر یک از این ساختار ها مشخص شد. در حوزه فضای حالت از روش تأخیر زمانی برای بازسازی جاذب سیستم استفاده شد و بدین ترتیب پارامتر های محاطی با استفاده از روش پنجره زمانی مشخص گردیدند. پس از انتخاب پارامتر های بهینه برای الگوریتم دیکس، جهت پیش بینی سرعت های مایع انتقال رژیم، سیگنال های فشار اندازه¬گیری شده در هر سرعت مایع با سیگنال های سرعت متوالی پایین¬تر مایع مقایسه شده و به این ترتیب سرعت های انتقال رژیم با دقت بالا مشخص شدند. علاوه بر این از شاخص آماری دیکس برای بررسی اثر محل حسگر فشار، ارتفاع اولیه بستر و اندازه ذرات در سرعت های مختلف مایع و گاز استفاده شد. مقایسه سیگنال های فشار اندازه گیری شده در ارتفاع های مختلف و همچنین در بستر هایی با L/D های متفاوت نشان داد که قبل از سیالیت و بخصوص در محل حداقل سرعت مایع آشفتگی، اختلافات زیادی در سیگنال ها وجود دارد. نتایج نشان داد که تغییر اندازه ذرات در اطراف حداقل سرعت مایع سیالیت و همچنین در سرعت های بالای مایع، تغییرات مهمی را در نوسان های فشار اندازه گیری شده و در نتیجه هیدرودینامیک موضعی بستر به وجود نمی آورد.
- Abstract
- Time series analysis techniques in time, frequency and state space were applied to characterize three-phase fluidization under a wide range of operating conditions. The experiments were carried out in a laboratory scale fluidized bed (9 cm ID and 2 m height), operated under ambient conditions. Standard deviation of pressure fluctuations successfully detected four distinct regimes, namely compacted bed, agitated bed, coalesced and discrete bubble regimes (or discrete and dispersed bubble regimes at extremely low gas velocities). A minimum in skewness and average cycle frequency (ACF) and a maximum in flatness indicated a minimum deviation from larger structures of the bed. The locus of these events was corresponding to the minimum liquid agitation velocity. A transition between macro and finer structures occurred during agitated bed regime and accordingly, minimum liquid fluidization velocity was perceived by skewness, flatness and ACF analyses. Further investigation in frequency domain using Fourier and wavelet transform not only confirmed the above-mentioned phenomena but also identified energies of different structures against liquid velocity. The method of delays was used for reconstruction of the attractor dynamics by using time delay and embedding dimension to carry out analysis in the reconstructed state space. It was shown that the S statistic test can successfully reveal liquid transition velocities. Moreover, this method satisfactorily reflected differences between pressure fluctuations obtained at different operating conditions. Comparison of reconstructed attractors of pressure fluctuations measured at different axial positions along the riser as well as with various solid loading demonstrated that there are great differences Moreover, close to the minimum liquid fluidization velocity as well as high liquid velocities, variation in particle size distribution does not have a significant effect on hydrodynamics of the bed. in the signals before fluidization, especially at minimum liquid agitation velocity.
