18606

۱۸۶۰۶

مدلسازي راكتور بستر سيال حبابي گاز-جامد با روش حباب هاي گسسته

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي

اسفند ۱۳۹۵

دكتر سلمان موحدي راد

مهندسي شيمي ، نفت و گاز

چكيده بس رهاي سيال به دليل داش پ جريا سيالاونه ذارت باعث انجام آسا تر عمياتهجاي ييوسج ه در صجنعت مجي- شوند. همچنيپ مزايايي از قبيل اخ لاط سريع جامدات مناسب بود براي عمليات در ابعاد بزرگ و شدت ان قال حرارت و جرم بيرتر باعث شده كه بس رهاي سيال ااز-جامد براي اس فاده در صنعت مطلوب باشند. محققجا بسياري در سالهاي اذش ه سعي داش هاند با روشهاي مخ لف انجدازه حبجاب در بسج ر سجيال را كجاهر داده و تحت تاثير آ عملكرد بس ر را از لحاظ هيدروديناميك ان قال جرم و واكنر بهبجود بخشجند. در ايجپ تحقيجب از يك روش نويپ كه اعمال الگوهاي تزريب م فاوت بر روي توزيعكنندهي ااز است اس فاده شده تا مناسبتريپ شرايط حاصل از الگوي تزريب براي عملكرد بس ر بدست آيد. جهت نيل به ايپ هدف در ايپ تحقيب يك بسج ر سيال ااز-جامد سه بعدي اس وانهاي بر اساس مدل حبابهاي اسس ه )DBM )شبيهسازي شده است كجه شجامل ان قال جرم و واكنر نيز ميشود. جهت اعمال الگوهاي تزريب م فاوت از تابع رياضي توزيع تصادفي ب ا اس فاده شد و سه الگوي توزيع خطي )LRIP )م مايل به محيط )CiOIP )و م مايل به مركز )CeOIP )بر اساس ايجدهي تفاوت در چگالي توزيع حباب در سطح توزيعكننده بر روي بس ر اعمال شجدند و تجاثير يارام رهجايي ماننجد قطجر حباب ارتفاع بس ر ثابت سرعت واكنر ادغام حبابها سرعت اجاز ورودي و غيجره بجر روي نحجوهي تغييجر غلظت واكنردهنده بررسي شد. ن اي ايپ شبيهسازي به كمك دادههاي آزمايشجگاهي اجزارش شجده در منجابع علمي اع بارسنجي شد و تطابب خوبي بيپ آ ها حاصل شد. يس از بررسي الگوهاي تزريب مخ لف و تاثير آ هجا بر روي بس ر مشخ شد كه الگوي تزريب م مايل به مركز )CeOIP )با توجه به منجر شد بجه وججود حبجاب- هايي با كم ريپ قطر ميانگيپ در بالاي بس ر و حداقلسازي تاثير يديدهي ادغام درو بس ر مناسبتريپ الگو براي تزريب ميباشد. اس فاده از الگوهاي م فاوت تزريب حباب بر روي توزيع كننده وق ي اهميت بيش ري ييدا ميكند كه در مييابي با ايپ روش با صرف كم ريپ هزينه و انرژي ميتوا عملكرد بس ر سيال ااز-جامد را ارتقا داد. واژههاي كليدي: بس ر سيال ااز-جامد الگوي تزريب حباب مدل حبابهاي اسس ه ان قال جرم واكنر

1396/12/21

3/12/2018 12:00:00 AM

Abstract: Gas-solid fluidized bed is one of the most important types of industrial facilities, particularly the reactors of this type due to significant mass and heat transfer capability, have found a key role in process industries. The current research in the area of fluidized beds aims to enhance the hydrodynamics, mass transfer and reaction occurring in the bed by reducing the bubble size. In recent years, numerous researchers have applied different methods to reduce the bubble size in order to improve hydrodynamics, mass transfer and reaction performance of fluidized beds. The current research employs a novel approach which is based on different injection patterns in gas distributer so as to find the most suitable injection pattern for the bed performance. In this regard, a 3D cylindrical solid gas fluidized bed taking into the account mass transfer and reaction is constructed and simulated using Discrete Bubble Model (DBM). Different injection patterns are generated using a mathematical function i.e. Beta random function and three distribution pattern, namely linear Random Injection Pattern (LRIP), Circumference Oriented Injection Pattern (CiOIP) and Central Oriented Injection Pattern (CeOIP) which are inspired by the idea of different bubble density in distributer interface are applied and effect of different parameters such as bubble diameter, bed height, reaction rate constant, bubble coalescence, inlet gas velocity, etc. on reactant concentration change are investigated. The simulation results are verified by laboratory data reported in the literature which satisfactorily comply with each other. Considering three aforementioned injection patterns, it can be suggested that Central Oriented Injection Pattern (CeOIP) is the most suitable injection pattern since it leads to bubbles with minimum average diameter on the top of the bed and it also minimizes bubble coalescence inside the bed. This result is noteworthy since it shows that bed performance can be enhanced by only improving the distributor omitting the need to spend extra energy, increase the pressure drop or employing degrading internal equipment. Keywords: Gas-solid fluidized bed, injection pattern, discrete bubble model, mass transfer, reaction