19156

۱۹۱۵۶

مطالعه تجربي (آزمايشگاهي) برهمكنش قطره نفتي با حباب گازي در محيط آبي

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي - نفت و گاز

۹۶-۹۷

۱۳۹۷/۳/۱۹

دكتر سيد مصطفي حسينعلي پور - دكتر غلامرضا شهرياري

مكانيك

برهمكنش قطره نفتي و حباب گازي در محيط آبي به‌عنوان يكي از پايه‌اي‌ترين و مهم‌ترين زير فرآيندهاي سيستم جداسازي نفت از آب، نقش مؤثري در راندمان و طراحي اين فرآيند دارد. در طول اين فرآيند قطرات نفتي و حباب‌ها با انواع پديده‌هايي ازجمله برخورد، جدايش، تركيب شدن و ائتلاف روبرو مي‌شوند. شناخت كامل و مناسب از اين پديده‌ها باعث طراحي درست و بهينه براي رسيدن به نقطه نهايي فرآيند ايجاد مي‌كند. براي مطالعه جوانب مختلف اين برهمكنش، آزمايشي طراحي گرديد كه در آن صورت‌مسئله، پارامترهاي پايه‌اي ازجمله نوع سيال، محيط آبي، اندازه حباب و قطره، زاويه برخورد و كشش‌هاي بين سطحي (كه در برخورد حباب گازي به قطره نفتي يكي از مهمترين عوامل منجر به ائتلاف است) استخراج شد سپس خروجي‌هاي مسئله شامل نسبت اندازه حباب به قطره، زاويه برخورد، محدوده زمان برخورد و سرعت نسبي برخورد و تأثيرات آن‌ها در ماحصل برهمكنش، معين گرديد. ازاين‌رو پس از شناسايي تجهيزات مورد نياز جهت انجام آزمايش ، دستگاه آزمايشگاهي طراحي و ساخته شد. در اين پژوهش با به‌كارگيري نازل‌هاي 7 ميكروني براي روغن سيليكوني و 375 ميكروني براي حباب گازي به‌صورت عمودي و روبه روي‌هم، با تنظيم فاصله دو نازل توسط جابه‌جاگر خطي دقيق و سپس تزريق سيال از ميكرو پمپ سرنگي، قطرهاي متفاوتي بين 300 تا 1600 ميكرون توليد گرديد و مشاهده شد كه براي انجام ائتلاف قطره روغني با حباب گازي علاوه بر مهم بودن اندازه حباب، نسبت قطر حباب به قطره نيز بسيار مهم است. طبق مشاهدات محدوده انجام فرآيند ائتلاف براي قطرهاي كمتر از 1500 ميكرون حباب با نسبت قطر كمتر از 1 مشخص گرديد. همچنين براي برهمكنش‌هاي منجر به ائتلاف، محدوده زاويه برخورد 150 تا 160 درجه محاسبه شد. به‌طور خلاصه نحوه فرآيند ائتلاف به اين صورت مشاهده گرديد: نزديك شدن حباب گازي به قطره روغني؛ تخليه فيلم بينابيني؛ چسبيدن سطح حباب به سطح قطره روغني؛ افزايش اندازه سطح مشترك؛ پخش روغن بر روي حباب؛ تشكيل تركيب واحد و حركت حباب به سمت بالا. واژه‌هاي كليدي: قطره روغني، حباب هوا، مطالعه آزمايشگاهي، جريان سه مؤلفه‌اي، پخش و تر شوندگي، محيط آبي

1397/04/13

Experimental study of the interaction between oil droplets and gas bubbles in aqueous media

3/20/2021 12:00:00 AM

The interaction of oil droplets and gas bubbles in an aqueous media, as one of the most basic and most important sub-processes of the oil separation system from water, plays an important role in the efficiency and design of this process. During this process, oil droplets and bubbles encounter a variety of phenomena such as collision, separation, blending, and coalescence. The perfect recognition of these phenomena make the right design and optimum state to achieve the final point of the process. To study the various aspects of this interaction, a test was designed in which the basic parameters such as fluid type, aqueous medium, bubble and drop size, collision angle and interfacial tensions (which it is one of important factor for coalescence) is extracted. Then the outputs of the problem were determined, including the ratio size of the bubble to drop, the contact angle, the collision time and the relative velocity of the collision, and their effects on the interaction. Therefore Emprical setup was desinge and Appliances needed are prepared. In this study, by using 7 micron nozzles for silicon oil and 375 micron for produce bubble in vertical and aligned position which is controlled with XYZ stage, Various disturbances size were produced with micro syring pump from 300 to 1600 microns, and it was observed that in order to make coalescence, in addition to the importance of the size of the bubble, the Db/Do is also very important. According to observations, the scope of diameters for the Coalescence process in Db/Do <1 is 1500 micron. Also, for interactions leading to a Coalescence, the range of the angle of contact was calculated to be 150 to 160 degrees. In summary, the process of the Coalescence was observed as follows: the approach of the bubble to the droplet; the draniage of thin film; the bubble sticking to the oil droplet; the increase of the joint surface; the oil covers on the bubble; the Coalescence and move up the bubble.