13205

13205

ساخت سامانه بستر سيال گازي و بررسي رفتار حباب در بستر سيال به كمك تحليل الگوي نوسانات فشار

كار شناسي ارشد

مهندسي شيمي گرايش طراحي، شبيه سازي و كنترل فرايند

شهريور 1393

شهريور 1393

دكتر سلمان موحدي راد

دكتر محمدتقي صادقي

چكيده: با كشف پديده سيال سازي و مشخص شدن مزاياي اين روش نسبت به ساير روش‌هاي تماس گاز جامد، از بستر سيال براي اهداف فراواني بهره برده مي¬شود كه مهمترين آن‌ مي تواند راكتور بستر سيال باشد. براي كنترل بهتر بستر سيال نياز به آگاهي‌ از هيدروديناميك و خواص رژيم‌ها به شدت احساس مي گردد. اساس و پايه رژيم هاي بستر سيال، حباب گاز است. بنابراين اولين قدم در بررسي خواص رژيم‌هاي مختلف، مطالعه رفتار تك حباب است كه اين پروژه بر اين مبنا پايه نهاده شد. جهت انجام مطالعات نياز به سامانه اي‌ مناسب احساس مي‌گرديد كه ساخت سامانه بستر سيال دو بعدي در اولويت قرار گرفت. جهت بررسي خواص رژيم تك حباب روش‌هاي مختلفي‌ وجود دارد. پركاربردترين اين روش ها، استفاده از نوسانات فشار درون بستر سيال است. اما با توجه به ماهيت پيچيده پديده‌هاي درون بستر، عموما پيشنهاد مي‌‌گردد كه تركيبي‌ از چند آناليز مختلف براي تحليل اين خواص مورد استفاده قرار گيرد. بنابراين همراه با آناليز نوسانات فشار، از پردازش تصاوير ديجيتال نيز براي انجام فعاليت‌هاي اين پروژه بهره برده شد. پديد¬ه¬هاي مختلفي از جمله: شناسايي بخش‌هاي مختلف سيگنال نوسانات فشار، مقايسه تاثير فاصله سنسورها، بررسي نحوه تشكيل حباب و مطالعه ويژگي¬هاي آن، روند تغييرات قطر حباب و تاثير آن بر روي پارامترهاي گوناگون مثل سرعت حباب، سرعت موج فشار، دامنه نوسانات فشار به صورت مفصل مورد آناليز قرار گرفت. با تحليل‌هاي صورت گرفته بر روي داده‌هاي موجود پديده‌هاي مختلف مانند زمان جدايش حباب و لحظه رسيدن حباب به سطح بستر شناسايي گرديد. ضمن اينكه معلوم گرديد پارامترهاي مربوط به تشكيل حباب با دقت %95 مدلهاي موجود را تاييد مي نمايد و اين نتيجه حاصل شد كه زمان جدايش تابعيت ضعيفي از قطر حباب دارد و با افزايش دو برابري قطر حباب، زمان جدايش تنها %4 تغيير خواهد داشت. يكي از فعاليت-هاي جديد مربوط به شناسايي بازه زماني بالارفتن حباب با سرعت ثابت بود كه سرعت حباب محاسبه شده با اين روش بيانگر نتايجي با انحراف حداكثر %3 براي ذرات درشتر و انحراف حداكثر %24 براي ذرات ريزتر را نشان مي¬داد. در ادامه تغييرات شكل هندسي حباب مورد بررسي قرار گرفت و مشخص گرديد كه نقطه ماكزيمم منحني تغييرات نسبت ابعاد، بيان كننده لحظه جدايش حباب بود كه به كمك انطباق برروي سيگنال نوسانات فشار نيز مورد تأييد قرار گرفت. تاثيرات قطر حباب برروي دامنه فشار يكي‌ از مهمترين مباحث مورد مطالعه بود كه مشاهده گرديد با افزايش2 برابري قطر حباب، دامنه نوسانات فشار روند صعودي خواهد داشت و در حدود %50 افزايش خواهد داشت. در انتها به مطالعه سرعت امواج فشار و پارامتر‌هاي موثر بر آن پرداخته شد و اين نتيجه حاصل شد كه در بستر با اندازه ذرات درشتر اهنگ صعود سرعت موج در حدود 4 برابر بستر با اندازه ذرات ريزتر بود. همچنين جرئيات مربوط به ساخت سامانه بستر سيال و نكات مربوط به پردازش تصاوير ديجيتال نيز به صورت كامل شرح داده شده است. لغات كليدي: بستر سيال، نوسانات فشار، پردازش تصاوير ديجيتال، رژيم تك حباب