دكتر سلمان موحدي‎راد

مهندسي شيمي

چكيده بسترهاي سيال جامد- مايع در تجهيزات فرايندي در صنايع مختلفازجملهمبدل‌هاي حرارتي، راكتورهاي كاتاليستي و غيره استفاده مي‌شوند. ازاين‌روشبيه‌سازي يك مبدل حرارتي بستر سيال دوره¬اي به كمك ابزارهاي ديناميك سيالات محاسباتي (CFD) به‌منظور دستيابي به طراحي دقيق‌تر و شرايط عملياتي بهينه، از لحاظ هيدروديناميكي و انتقال حرارتموردمطالعهقرارگرفته است. شبيه‌سازي‌ها متناسب بامبدل بستر سيال جديديكه به منظور استفاده از انرژي اتلافي طراحي گرديده‌ است، انجام پذيرفت و نتايج شبيه‌سازي و آزمايشگاهي بدست آمدهمقايسه شدند. مدل دو سياله اولرين- اولرين با تركيب با تئوري سينتيك جريان دانه‌اي براي فاز جامد براي حل معادلات بقاي دو فاز بكار گرفته شد. نتايج شبيه سازي حاكي از آن است كه مدل درگ گيداسپاو در مقايسه با مدل ون و يو نسبت به نتايج آزمايشگاهي خطاي كمتري دارد، به همين خاطر براي پيش¬بيني انتقال ممنتوم بين فازي استفاده شده است. شرايط مرزي ديواره جانسون و جكسون براي فاز ذرات در كنار ديواره بكار گرفته شد و تأثير ضريب جبران ذره- ذره و ذره-ديواره و ضريب آينه‌اي بر هيدروديناميك بستر بررسي شده است. نتايج نشان دادند كه مقدار 9/0ep=، 9/0ew= و 1/0φ=تطابق خوبي را با نتايج آزمايشگاهي دارند. تخلخل بستر در سرعت‌هاي مختلف فاز مايع هم به روش شبيه‌سازيCFD و هم با استفاده از نتايج ريچاردسون و زكي به دست آمد و با نتايج آزمايشگاهيمقايسه شد. انتقال حرارت در بستر با مقايسه دماي فاز مايع خروجي در دو دوره گرم و سرد براي نتايج شبيه‌سازي با داده‌هاي تجربي انجام شده و مقدار خطاي نسبي بدست‌آمده براي دوره¬هاي گرم و سرد به ترتيب برابر 29/1 و 91/1 شده است. تأثير پارامترهاي مختلف مؤثر بر انتقال حرارت بين فاز مايع و جامد ازجمله دانسيته، ظرفيت گرمايي ويژه و ضريب هدايت حرارتي و قطر ذرات بر پارامتر زمان رسيدن به 90 درصد دماي نهايي خروجي از بستر (t90) نشان داده شده است.درنهايت تاثير استفاده از 4 ماده مختلف بر انتقال حرارت در بستر بررسي شد. كلمات كليدي بستر سيال جامد-مايع، ديناميك سيالات محاسباتي، هيدروديناميك، انتقال حرارت، ويژگي¬هاي ذرات