عنوان پایان‌نامه
بررسی اثر مقیاس بر هیدرو دینامیک بستر های سیال
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 720.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 37087
- تاریخ دفاع
- ۳۰ بهمن ۱۳۸۶
- دانشجو
- حامد بشیری
- 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. همواره یک مشکل بحرانی در بزرگنمایی فرایندها وجود دارد و آن محاسبه دقیق نحوه تغییرات کارایی واحد با تغییر سایز واحد می باشد. این مساله و نیز کمبود اطلاعات موجود در زمینه اثر مقیاس بر رفتار بسترهای سیال، زمینه ساز لزوم بررسی تاثیر افزایش مقیاس بر هیدرودینامیک بستر در این تحقیق شد. در این راستا از داده های تجربی موجود در دو مقیاس که با استفاده از روش ردگیری ذره رادیواکتیو بدست آمده اند، استفاده شده است. شایان ذکر است آنچه این روش را از سایر روشها متمایز می سازد، امکان ثبت موقعیت مکانی ذره ردیاب درون بستر بر حسب زمان است که بر خلاف بسیاری از روشهایی که تا کنون مورد استفاده قرار گرفته، روشی کاملا مستقیم بشمارمی آید. 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، اثر افزایش مقیاس 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، در این تحقیق بررسی شده است. نتایج حاکی از آن است که در کلیه پارامترهای بررسی شده افزایش مقیاس می تواند به نوعی منجر به افزایش اختلاط و نفوذ ذرات درون بستر شود. اما در عین حال سبب کاهش زمان ماند حباب در بستر و در نتیجه تضعیف تماس فازهای جامد و گاز نیز می شود. دلیل اصلی دستیابی به اختلاط بیشتر در بسترهای بزرگتر را می توان به تاثیر دیواره در بستر نسبت داد. به این معنا که در بسترهای کوچکتر، اثر دیواره به صورت ایجاد ممانعت از حرکت آزادانه ذرات، به مراتب بیشتر از بسترهای بزرگتر است.
- Abstract
- Study of the behavior of fluidized beds and improving their performance 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. There is a critical difficulty in scale-up of the processes which is evaluation of unit efficiency when the scale is changed. This problem and the lack of fundamental studies in scale effect on the behavior of fluidized beds call for the investigation of the fluidized beds hydrodynamics at different scales. In this study, the available experimental data obtained by the Radioactive Particle Tracking (RPT) technique was used in two different scales. In spite of the available techniques, the RPT technique has the ability to record the position of radioactive tracer through the bed as a function of time which makes it distinct from the other techniques. According to this distinguishable specification, RPT technique can be considered as a non-invasive method. Since the solid mixing and diffusivity of particles through the bed cause high mass and heat transfer rates, in this work the scale 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 increase by increasing the bed diameter. However, it causes decrease in bubble hold-up which can make the solid-gas contact decreased. Increase in solid mixing and diffusivity of particles in large diameters can be attributed to the wall effect which can be considered as an obstacle for mobility of particles in smaller columns.
