17109

17109

بررسي هيدروديناميكي جريان در غشاي فيلترهاي آب‌شيرين‌كن RO

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي - ديناميك سيالات محاسباتي

دي ماه 1395

دكتر شهرام درخشان هوره - دكتر مجيد سياوشي

مكانيك

كمبود آب شيرين موجب شده است كه روش‌هاي مختلفي براي شيرين‌سازي آب چاه‌ها و آب درياها استفاده شود. يكي از اين روش‌ها اسمز معكوس است كه به دليل هزينه‌هاي كم‌تر و بازدهي بهتر به‌شدت موردتوجه مي‌باشد. افزايش بازدهي اين فيلترها به عوامل مهمي ازجمله كاهش رسوب‌گذاري وابسته است. در اين راستا تلاش شد با شبيه‌سازي المان كوچكي از كانال تغذيه اين كانال هيدروديناميك جريان آن به‌منظور ارائه مدل مناسبي از افت فشار و سرعت موردمطالعه قرار گيرد. هندسه كانال كه شامل فيلامنت است، به دو صورت دوبعدي و سه‌بعدي طراحي و معادلات پيوستگي و مومنتوم حل شدند. در شبيه‌سازي دوبعدي براي 6 المان مختلف در سرعت‌هاي مختلف، فشار و سرعت و تنش برشي موردبررسي قرار گرفت. نتايج بيان مي‌كنند كه افزايش ارتفاع المان و رينولدز موجب افزايش افت فشار مي‌شود و در ارتفاع‌ثابت و شعاع فيلامنت كم‌تر افت فشار كمتر است. افزايش رينولدز موجب افزايش طول ناحيه گردابه پشت هر فيلامنت شده كه موجب افزايش تنش برشي و به‌موجب آن رسوب‌گذاري كاهش مي‌يابد. طبق اين شبيه‌سازي اختلاف فشار از 74/13 پاسكال تا 25/131 پاسكال و ضريب افت فشار از 18/0 تا 07/1 متناسب با هندسه به دست آمد. در حالت سه‌بعدي با اضافه كردن هندسه استوانه به محل اتصال فيلامنت‌ها تلاش شد هندسه فيلامنت‌ها با جزييات بيش‌تري طراحي شود و شبيه‌سازي در سرعت‌هاي مختلف انجام شود. نتايج بيان مي‌كنند كه افت فشار سريع‌تر رخ مي‌دهد و تغييرات آن در بعد سوم هندسه به‌خوبي ديده مي‌شود مسئله‌اي كه در شبيه‌سازي دوبعدي قابل‌مشاهده نيست. براي افت فشار با سرعت و ضريب افت فشار با رينولدز روابط جديدي ارائه گرديد كه مي‌توان از آن‌ها در مراحل بعدي شبيه‌سازي استفاده كرد. طبق اين شبيه‌سازي اختلاف فشار 145 پاسكال و ضريب افت فشار از 9/2 تا 5/3 متناسب با سرعت ورودي به دست آمد. آرام يا آشفته بودن جريان با استفاده از مدل توربولانسي مورد بررسي قرار گرفت.

1396/01/23

1/1/1900 12:00:00 AM

Lack of fresh water has caused the different methods used for desalination of sea an​d brackish water. One of these ways is Reverse Osmosis which is highly regarded because of lower cost an​d better performance. Increasing efficiency of these filters is dependent on many factors such as reducing fouling. Therefore, small element of feed channel in order to provide an appropriate model for pressure drop an​d velocity, is studied. Geometry of channel containing filaments are simulated in 2D an​d 3D to solve continuity an​d momentum equations. In 2D simulation pressure, velocity an​d shear stress are studied for 6 different elements in different inlet velocities. The results illustrate that increasing height an​d Re Number of elements caused more pressure drop an​d in constant height an​d lower radius, pressure drop is less. Increasing Re caused increasing vortex region behind every filament, thereby shear stress increases an​d then fouling would decrease. In 3D simulation, by adding the cylinder to the junction of filaments in the geometry, the geometry is designed in more details an​d simulation is done for different inlet velocities. The results shows that the pressure drop happens faster an​d its change are seen in third dimension as well which is not visible in 2D. For pressure drop vs. velocity an​d pressure drop confident vs. Re, new relations are presented which is used in next steps of simulation. In this study, it is proved that the flow is turbulence.