13096

13096

شبيه‌سازي CFD انتقال حرارت جريان دوفازي واكنش دار راكتور بستر قطره اي (TBR) سولفورزدايي

دكتري

شيمي - طراحي و شبيه سازي فرآيند

تير ماه 1393

تير ماه 1393

دكتر سيد حسن هاشم آبادي

چكيده در اين تحقيق، با توسعه ضريب انتقال حرارت بين فازي گاز-مايع در رژيم جرياني راكتور بستر قطره‌اي(TBR)، عملكرد راكتور بستر قطره‌اي سولفورزدايي (HDS) به كمك روش ديناميك سيالات محاسباتي (CFD) مورد مطالعه قرار گرفته است. تحقيقات پيشين نشان مي‌دهد كه در مدل‌سازي وشبيه‌سازي راكتورهاي بستر قطره‌اي واكنش‌دار، مسئله انتقال حرارت بين فازي گاز-مايع مورد مطالعه و بررسي قرار نگرفته است، در حالي كه با توجه به سطح تماس بالاي فاز گاز و مايع در اين دسته از راكتورها انتقال حرارت بين فازي بر رفتار هيدروديناميكي و ميزان تبديل راكتور تأثيرگذار مي‌باشد.به منظوربررسي اثر پارامترهاي عملياتي بر رفتار انتقال حرارت بين فازيگاز-مايع در راكتور، دو مدل مقياس كوچك (مدل ساده شده فضاي متخلخل بستر) و مقياس مياني (چيدمان ذرات كاتاليست سه‌پر، استوانه‌اي و كروي و شبيه‌سازي بر اساس ديدگاه VOF) ارائه شد.بر اساس نتايج حاصل از مدل مقياس كوچك رابطه‌اي بر مبناي اعداد بي‌بعد رينولدز (Re)، پرانتل (Pr) و اتوس (Eö) براي پيش‌بيني ضريب انتقال حرارت بين فازي گاز-مايع در رژيم جرياني راكتور بستر قطره‌اي پيشنهاد گرديد.همچنين، روابط استفاده شده در مدل مقياس مياني توسط كار آزمايشگاهي مورد اعتبارسنجي قرار گرفتند. در شبيه‌سازي CFD راكتور بر اساس ديدگاه چندفازي اولري-اولري، اثر تر شوندگي جزئي كاتاليست‌ها (بستر نيمه مرطوب) بر بازدهي راكتور مورد مطالعه قرار گرفتو سينتيك واكنش‌هاي سولفور و آروماتيك‌زدايي بر اساس مقايسه با نتايج آزمايشگاهيگزارش شده در منابعبهينه گرديدند. نتايج نشان دهنده تأثير قابل توجه اثر تر شوندگي بر ميزان تبديل مواد راكتور مي‌باشد به طوري كه نتايج بستر كاملاً مرطوب در حدود % 7 خطاي بيشتر نسبت به نتايج بستر نيمه مرطوب در پيش‌بيني عملكرد راكتور را به همراه دارد. در پايان، عملكرد راكتور سولفورزدايي بر اساس اعمال رابطه انتقال حرارت توسعه داده شده واثر ترشوندگي،به كمك روش CFDمورد بررسي قرار گرفت. همچنين،سينتيكواكنش‌ها در راكتور غير هم‌دمابر اساس شرايط دمايي راكتور مجدداً بهينه گرديدند. در شبيه‌سازي راكتور غيرهمدما، خطاي نسبي % 6 بين نتايج عددي و آزمايشگاهي گزارش شده حاصل گرديد. همچنين نشان داده شد كه ناديدهگرفتن اثرانتقال حرارت بين فازي گاز-مايعباعث افزايش خطاي نتايج به ميزان% 5 مي‌گردد و توزيع دمايي درون راكتور و مكان تشكيل نواحي داغ را به شدت تحت تأثير قرار مي‌دهد. واژه‌هاي كليدي: انتقال حرارت بين فازي، راكتور بستر قطره‌اي، مقياس كوچك و مياني، شبيه‌سازي CFD، سولفورزدايي، ترشوندگي.