16082

16082

طراحي مفهومي جداساز سيكلوني جريان محوري گاز-مايع با يك حلزوني ورودي و دو حلزوني خروجي

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي، ديناميك سيالات

فروردين ماه 1395

فروردين ماه 1395

دكتر محمّد اخلاقي

دكتر نوروز محمّد نوري

مكانيك

چكيده جداسازي جريان¬هاي گاز-مايع در صنايع مختلف از جمله صنعت نفت و گاز، داراي اهميت است. استفاده از سيكلون¬ها به عنوان جداساز جايگزين جداساز¬هاي ثقلي، در صنايع مختلف مورد توجه قرار گرفته است. جداساز سيكلوني جريان محوري I-Sep با طراحي جديد ارائه شده توسط شركت كالتك انگلستان، براي جداسازي گاز-مايع به كار گرفته شده است. در اين سيكلون، از يك ورودي و دو خروجي حلزوني براي ورود و خروج جريان استفاده شده است. براي بررسي عملكرد آن، آزمايشات تجربي متعددي در كسر¬هاي حجمي و شرايط ورودي مختلف، توسط استاد راهنماي پروژه حاضر با همكاري شركت كالتك در دانشگاه كرانفيلد انگلستان انجام شده است. از دو سيال هوا و آب به عنوان فاز¬هاي جريان استفاده شده است. براي شبيه¬سازي رفتار جريان در داخل جداساز، از مدل آشفتگي RSM استفاده شده است. عملكرد مدل¬هاي حجم سيال و اويلرين مقايسه شده است. مدل حجم سيال بازدهي جداسازي را با خطاي بيشتري نسبت به مدل اويلرين، به دست مي¬دهد در حالي كه پيش¬بيني مدل حجم سيال از افت فشار معقولانه¬تر است. با انجام تحليل حساسيت شبيه¬سازي به اندازه قطره، نشان داده شد كه با افزايش اندازه قطره، بازدهي افزايش و افت فشار كاهش مي¬يابد. همچنين نشان داده شد كه مدل اويلرين با اندازه قطر ثابت 10 ميكرومتري، بهترين پيش¬بيني را از رفتار جريان ارائه مي¬دهد. براي دو كسر حجمي گاز ورودي 90% و %5/97 شبيه¬سازي با استفاده از مدل اويلرين و RSM انجام شد. نتايج شبيه¬سازي براي بازدهي جداسازي و افت فشار با نتايج تجربي همخواني قابل قبولي دارند؛ هر چند در سرعت¬هاي ورودي پايين خطاي مدل به كار رفته بيشتر مي¬شود. نتايج تجربي و شبيه¬سازي نشان مي¬دهند كه با افزايش دبي ورودي جريان، بازدهي جداسازي داراي نقطه بهينه است. براي كسر حجمي %5/97 اين مقدار 88% براي دبي جرمي ورودي 799/0 كيلوگرم بر ثانيه است. براي كسر حجمي 90% دو نقطه بيشينه بازدهي و يك نقطه كمينه مشاهده مي¬شود. تغيير فشار¬هاي خروجي به عنوان عامل اصلي روي اين روند ارزيابي مي¬شود. همچنين اثر وجود حلزوني سوم در هندسه جداساز در كسر حجمي %5/97 ارزيابي و تفاوت چنداني روي بازدهي جداسازي مشاهده نشد. جداساز با مقطع دايروي نيز مدل و شبيه¬سازي شد. اين جداساز بازدهي جداسازي را حدود 3% كمتر از جداساز با مقطع مستطيلي به دست مي¬دهد. همچنين افت فشار به نسبت بيشتري نيز از خود نشان مي¬دهد. واژه‌هاي كليدي: جداسازي جريان گاز-مايع، سيكلون جريان محوري I-Sep، مدل چندفازي اويلرين، مدل چندفازي حجم سيال، مدل آشفتگي RSM