عنوان پایان‌نامه
مدل سازی ارتعاشی بسترهای سیال
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 994.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 47877
- تاریخ دفاع
- ۱۲ بهمن ۱۳۸۹
- دانشجو
- حسین قربانی
- استاد راهنما
- رحمت ستوده قره باغ
- چکیده
- در پایان‌نامه حاضر ارتعاشات جداره بستر سیال حاوی ذرات شن و با ارتفاع ساکن مشخص و در رژیم حبابی به وسیله‌ی نرمافزار ANSYS v.12.1 مدلسازی و شبیه‌سازی شده است. بستر سیال مورد نظر یک پوسته استوانه‌ای و از جنس پلاگسی گلاس است که یک سیکلون بیرونی به آن متصل است. نیرو‌هایی که از طرف سیال و ذرات جامد به جداره‌ی داخلی بستر وارد می‌شوند توسط مدل CFD-DEM و به عنوان تحریک کننده‌های سازه درنظر گرفته شده است. این نیروها توسط کدنویسی در ANSYS به سازه‌ی بستر اعمال شده است. در شبیه‌سازی انجام گرفته شده در نرمافزار ANSYS، برای ساده‌سازی حل مسئله، تمامی اتصالات بیرونی بستر بصورت جرم‌های متمرکز فرض شده‌اند و تأثیر آن‌ها بر ارتعاش بستر سیال بصورت نیروها و گشتاورهای وزنی اعمال شده است. آنالیز گذرا برای شرایط عملیاتی مشخص (ارتفاع ساکن 5/7 سانتیمتر از ذرات شن و با قطر 700 میکرومتر و در سرعت‌های ظاهری مختلف هوای ورودی به بستر) انجام و برای ارزیابی نتایج حاصل از شبیه سازی با داده‌های آزمایشگاهی، پارامترهای آماری محاسبه شده است. در محاسبه‌ی انحراف استاندارد، همپوشانی داده‌ها بسیار مناسب بود و شبیه‌سازی به خوبی می‌تواند این پارامتر را پیش‌بینی کند. حداقل سرعت سیالیت نیز با استفاده از رابطه‌ی خطی بین انحراف معیار و سرعت ظاهری هوای ورودی، برای نتایج شبیه‌سازی و تجربی محاسبه شد و تطابق خوبی مشاهده گردید. چولگی و درجه‌ی اوج از دیگر پارامترهای آماری است که برای نتایج تجربی و شبیه‌سازی ارتعاشات بستر سیال محاسبه شده و با یکدیگر مقایسه شده است. همپوشانی نتایج شبیه‌سازی و تجربی نشان می‌دهد که شبیه‌سازی ارتعاشات جداره‌ی بسترهای سیال به خوبی می‌تواند برای محاسبه‌ی پارامترهای چولگی و درجه اوج نیز همانند انحراف استاندارد به کار گرفته شود. مهمترین معیاری که می‌توان به وسیله‌ی آن فرکانس‌های غالب داخل بستر مانند فرکانس رفتار حباب‌ها را تعیین نمود، تبدیل فوریه سریع می‌باشد. این پارامتر نیز برای نتایج تجربی و شبیه‌سازی محاسبه شده است. بیشینه دامنه در نمودار طیف فرکانسی، برای نتایج تجربی و شبیه‌سازی، حدوداً در فرکانس یکسان رخ می‌دهد که می‌توان آن را به پدیده‌های داخلی بستر مانند تشکیل، به هم چسبیدن، بالا رفتن و ترکیدن حباب‌ها مرتبط ساخت.
- Abstract
- Vibration of wall of bubbling fluidized bed, containing sand particles and with aspect ratio of 0.5, was modeled and simulated by ANSYS v.12.1 software. The fluidized bed had a circular cylindrical shell with an external cyclone and was made of Plexiglass. The radial forces exerted on the internal surface of the bed shell from solids and were calculated by a 2D CFD-DEM code. These forces were applied to the structure by programming in ANSYS software. For simplicity of modeling, the external accessories were spotted as intensive masses. Transient analysis was carried out for certain operating conditions (aspect ratio of 0.5, 700 ?m sand and at different air velocities) and many statistical parameters were calculated for validation of the model. The simulation results were good agreement with the experimental data. Minimum fluidization velocity was obtained from linear part of the standard deviation of vibration signals against gas velocity. Skewness and kurtosis were calculated for both simulation and experimental data and a similar trend was observed for each curve. The minimum fluidization velocities from skewness and kurtosis parameters and pressure drop approach were the same. In order to determine the dominant internal frequencies of the fluidized bed phenomena like bubble treatments, fast Fourier transform (FFT) was calculated. There was a similar trend in FFT diagrams for simulation and experimental data and peak frequencies in both cases occurred at the same frequency. These frequencies can be related to internal phenomena of the bed, like formation, coalescence, rising and eruption of bubbles in bubbling fluidized beds.
