عنوان پایان‌نامه
بررسی اثر دما بر هیدرو دینامیک بستر های سیال
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-کاتالیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 721;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 37088
- تاریخ دفاع
- ۲۹ بهمن ۱۳۸۶
- دانشجو
- شبنم سنایی
- استاد راهنما
- نوید مستوفی
- چکیده
- مطالعه رفتار بسترهای سیال و بهبود بخشیدن به عملکرد آنها نیازمند شناخت بستر یا به عبارتی اطلاع از نحوه تغییرات پارامترهای هیدرودینامیکی درون بستر در شرایط متفاوت است. بر خلاف این حقیقت که عمده راکتورهای بستر سیال صنعتی در دماهای نسبتا بالا کار می کنند، بیشتر تحقیقات انجام شده در زمینه بررسی رفتار آنها، در دماهای پایین صورت پذیرفته است. کمبود اطلاعات موجود در دماهای بالا، زمینه ساز لزوم بررسی تاثیر افزایش دما بر هیدرودینامیک بستر در این تحقیق شد. در این راستا از داده های تجربی موجود که با استفاده از روش ردگیری ذره رادیواکتیو بدست آمده اند، استفاده شده است. از آنجا که اختلاط و نفوذ بیشتر ذرات درون بستر می تواند زمینه ساز میزان انتقال جرم و حرارت بیشتر شود، از میان پارامترهای هیدرودینامیکی بسترهای سیال، در این تحقیق اثر دما بر آن دسته از پارامترها که به نوعی نشانگر میزان اختلاط و نفوذ درون بستر (سرعت متوسط حرکات رو به بالا و رو به پایین، فرکانس پرش، فرکانس سیکل و ضرایب نفوذ محوری و شعاعی) هستند، بررسی شده است. نتایج حاکی از آن است که در کلیه پارامترهای بررسی شده افزایش دما تا C°300، می تواند منجر به افزایش اختلاط و نفوذ در بستر شود در حالی که ادامه افزایش دما روندی کاملا معکوس ایجاد می نماید. با توجه به اینکه میزان اختلاط و نفوذ در بستر به شدت تحت تاثیر حرکت حباب ها است، چنین پیامدی را می توان به نحوه تغییر قطر متوسط حباب ها درون بستر با دما نسبت داد. مقادیر برآورد شده قطر متوسط حباب (با فرض مدلی که فاز امولسیون را به صورت یک مایع در نظر می گیرد) ، آشکارا بیانگر این حقیقت است که افزایش دما تا C°300 باعث بزرگتر شدن حباب ها و در نتیجه اختلاط بیشتر درون بستر می شود در حالی که نتیجه ادامه افزایش دما، تولید حباب های کوچک تر و میزان اختلاط و نفوذ کمتر ذرات در بستر خواهد بود. لازم به ذکر است در این تحقیق برای اولین بار میزان کشش سطحی بین دو فاز حباب و امولسیون در بستر سیال برآورد شده است.
- Abstract
- Study of the behavior of fluidized beds and improving their efficiency implies the need for a better understanding of the fluidization phenomena. Thus it should be investigated that how hydrodynamic parameters in fluidized beds change at different conditions. In spite of the fact that industrial fluidized bed reactors operate at high temperatures, most of the researches on fluidization have been carried out at the ambient temperature. Thus, there is a lack of fundamental studies at high temperatures which calls for the investigation of the fluidized beds hydrodynamics at high temperatures. In this study, the available experimental data obtained by the Radioactive Particle Tracking (RPT) technique was used. Since the solid mixing and diffusivity of particles through the bed cause high mass and heat transfer rates, in this work the temperature effect on some hydrodynamic parameters (mean velocity of upward and downward-moving particles, jump frequency, cycle frequency and axial/radial diffusivities) which are representative of the solid mixing and diffusivity of particles have been studied. It was shown that solids mixing and diffusivity of particles increases by increasing temperature up to around 300 ?C. However, these parameters decrease by further increasing the temperature to higher than 300 ?C. This could be attributed to the properties of bubble phase because the solid mixing and diffusivity of the particles through the bed are influenced by the bubbles. Estimated bubbles diameter (with assumption that the emulsion phase is as a liquid) indicated that the bubbles grow up to a maximum diameter by increasing the temperature up to 300 °C, after which the bubbles become smaller. Growing of the bubbles by increasing the temperature up to 300 °C, increases the solid mixing and diffusivity of the particles, however, further increase in temperature acts in opposite way. Surface tension between the bubble and emulsion phases was introduced and evaluated in fluidized bed for the first time.
