15270

15270

بررسي تجربي و مدل‌سازي پارامترهاي هيدروديناميكي و انتقال جرمي در يك ستون استخراج ديسك چرخان مشبك

دكتري

شيمي

دي ماه 1394

دي ماه 1394

دكتر منصور شيرواني - دكتر ميثم تراب مستعدي

دكتر احد قائمي

شيمي

چكيده در تحقيق حاضر يك ستون استخراج ديسك چرخان مشبك (PRDC) كه زير مجموعه¬ايي از ستون ديسك چرخان (RDC) شناخته مي¬شود با ارتفاع فعال ستون 43/1 متر و قطر داخلي 113/0 متر با استفاده از سه سيستم پيشنهادي فدراسيون مهندسي شيمي اروپا مورد آزمايش قرار گرفت. تأثير پارامترهاي عملياتي مانند دور روتور، دبي فاز پيوسته و پراكنده و كشش سطحي بر موجودي فاز پراكنده، اندازۀ قطره و توزيع آن، طغيان و ضرايب كلي حجمي انتقال جرم فاز پيوسته و پراكنده مورد بررسي قرار گرفت. بررسي تغييرات موجودي فاز پراكنده در اين ستون نشان داد كه با افزايش سرعت اختلاط، دبي فاز پراكنده و دبي فاز پيوسته مقدار موجودي فاز پراكنده افزايش مي¬يابد اما ميزان اين افزايش با دبي فاز پيوسته ناچيز است. توزيع اندازه قطره آشكار ساخت كه با افزايش دور روتور تفاوت ميان منحني¬هاي توزيع در سيستم هاي مختلف به علت اثر متمايز دور روتور در مقابل كشش سطحي، كاهش مي¬يابد و دبي فازهاي پيوسته اثر چنداني برشكل توزيع اندازه قطره ندارند. دو تابع توزيع احتمالي نرمال و لوگ نرمال براي باز توليد نمودن توزيع هاي اندازه قطرات تجربي پيشنهاد گرديد. قطر متوسط ساتر قطره با افزايش سرعت فاز پراكنده افزايش يافته اما اثر آن بسيار كمتر از اثر سرعت اختلاط مي¬باشد. عملكرد انتقال جرم ستون با افزايش ميزان دور روتور جهت هر دو سيستم افزايش مي¬يابد اما در سرعت¬هاي بالاي روتور (rpm 360) جهت سيستم بوتيل استات-استون-آب بدليل توليد قطرات بسيار ريز و رفتار صلب قطرات،كاهش مي¬يابد. جهت پيش بيني ضريب كلي انتقال جرم فاز پراكنده از ضريب نفوذ موثر استفاده گرديد. تأثير جهت انتقال جرم بر موجودي فاز پراكنده، قطر متوسط قطره و ضريب كلي حجمي انتقال جرم مورد بررسي قرار گرفت. جهت انتقال جرم داراي يك اثر قابل توجه بر مساحت سطح مشترك و ضريب كلي حجمي انتقال جرم فاز پيوسته مي‌باشد. با بررسي طغيان مشاهده شد كه ظرفيت ستون با افزايش سرعت اختلاط و كاهش كشش بين سطحي كاهش مي¬يابد. سرعت مشخصه با اندازه¬گيري نقطه طغيان جهت هر سه سيستم مورد مطالعه قرار گرفت. در ادامه جهت پيش¬بيني هر يك از پارامترهاي فوق ابتدا مدل-هاي ارائه شده توسط ساير محققين مورد ارزيابي قرار گرفت اما نتايج عدم انطباق مدل¬ها با داده¬هاي حاصل از آزمايش را نشان مي¬داد. بنابراين روابطي جهت پيش¬بيني پارامترهاي هيدرو ديناميكي و ضرايب انتقال جرم فاز پراكنده و پيوسته مختص ستون استخراج مورد مطالعه ارائه گرديد. با توجه به عدم وجود روابط مناسب جهت اين نوع از ستون¬ها در مراجع، روابط فوق مي-تواند جهت طراحي اين نوع از ستون¬ها مورد استفاده قرار گيرند. خطاي حاصل از كليه مدل¬ها كمتر از 02/11% بدست آمد. واژه‌هاي كليدي: ستون استخراج ديسك چرخان مشبك- موجودي فاز پراكنده- قطر متوسط ساتر قطره-توزيع اندازه قطره-طغيان- ضرايب كلي حجمي انتقال جرم فاز پيوسته و پراكنده