23235

بررسي تجربي اثر سيال محيط پيوسته بر برخورد قطره ي روغني و حباب هوا

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

96-99

1399/09/11

دكتر سيدمصطفي حسينعلي پور

دكتر عبادي

مكانيك

شناخت بيشتر پديده¬ي برهمكنش قطره¬هاي نفتي/روغني و حباب¬هاي گازي و ائتلاف آن¬ها، مي¬تواند منجر به بهبود راندمان بسياري از فرايند¬هاي صنعتي، محيط زيستي و بيولوژيكي شود. با وجود تلاش¬هاي گسترده¬ صورت گرفته در اين زمينه، به دليل وجود پيچيدگي¬هاي فيزيكي و چالش¬هاي مربوط به تكنولوژي، بررسي اين پديده همراه با ساده¬سازي¬هاي بسياري انجام شده و اندك تحقيقاتي به طور مستقيم به خود پديده پرداخته¬اند. در حال حاضر نيز، اين موضوع مبحثي باز و در حال بررسي مي¬باشد كه مطالعه¬ي آن هنوز نيز داراي چالش¬¬هاي زيادي مي¬باشد. در پايان¬نامه¬ي حاضر نيز به منظور شناخت بيشتر پديده¬ي ائتلاف قطره¬ي مايع و حباب گازي، دستگاه تست آزمايشگاهي خاصي تكميل شده و مورد استفاده قرار گرفت. پس از تكميل دستگاه تست، ابتدا تست-هايي در حالت¬هاي ديناميك انجام شد تا بتوان اثر پارامتر¬هاي مكانيكي از قبيل اندازه و سرعت برخورد را بر بازدهي ائتلاف مشاهده نمود. سپس با تغيير سيال فاز پيوسته سعي شد تا تأثير تغييرات كشش¬سطحي و ويسكوزيته¬ي سيال فاز پيوسته را بر بازدهي و زمان ائتلاف و تخليه¬ي فيلم بينابيني ملاحظه نمود. همچنين روغن¬هاي متفاوت با ويسكوزيته¬¬هاي مختلف نيز مورد بررسي قرارگرفتند. نتايج به¬دست آمده حاكي از آن بود كه علاوه بر ضريب پخش، پارامتر¬هايي از قبيل انرژي جنبشي، سرعت در لحظه¬ي برخورد و زمان تماس بر بازدهي اين پديده تأثير¬گذار هستند. همچنين مشاهده شد كه رابطه¬ي ضريب پخش با بازدهي روغن¬هاي مختلف همخواني خوبي دارد و با افزايش ضريب پخش، به عبارت ديگر كاهش كشش سطحي قطره و سيال پيوسته بازدهي ائتلاف افزايش مي¬يابد. در آخر براي مشاهده¬ي تاثير سيال محيط پيوسته بر اين پديده¬، نموداري بر حسب دو عدد بي¬بعد وبر و كاپيلاري رسم گرديد كه نشان¬ مي¬دهد با افزايش عدد كپيلاري، براي تشكيل ائتلاف، عدد وبر نيز افزايش پيدا مي¬كند. همچنين در اين نمودار، خط سهمي از مرتبه¬ي 3 معرفي شد كه به نوعي جدا¬كننده¬ي محدوده¬ي تشكيل و عدم تشكيل ائتلاف با خطايي زير 7 درصد مي¬باشد. براي اعداد كاپيلاري بزرگتر از 0.1 تا 1، عدد وبر بحراني از اندكي كمتر از يك تا بيش از 5 تغيير مي¬كند.

1399/11/07

Experimental study of the effect of continuous fluid phase on the collision between oil droplets and air bubbles

12/2/2021 12:00:00 AM

Further understanding of the phenomenon of the interaction of oil droplets and gas bubbles and their cohesion can lead to the improvement of the efficiency of many industrial, environmental and biological processes. Despite extensive efforts in this field, due to the physical complexities and challenges associated with the process, the study of this phenomenon has been done with many simplifications and little research has directly addressed the phenomenon itself. At present, this issue is an open and ongoing topic, the study of which still has many challenges. in the present dissertation, in order to better understand the phenomenon of drop / bubble alliance, a special laboratory test device was completed and used. After completing the test device, first tests were performed in dynamic modes to observe the effect of mechanical parameters such as the size and speed of the impact on the efficiency of the coalescence. Then, by changing the continuous phase fluid, we tried to observe the effect of changes in the surface tension and viscosity of the continuous phase fluid on the efficiency and critical condition for spreading of the oil drop on bubble interface. Various oils with different viscosities were also tested. The results showed that in addition to the spreading coefficient, parameters such as kinetic energy, velocity at the moment of impact and contact time affect the efficiency of this phenomenon. It was also observed that the relationship between spreading coefficient and the efficiency of different oils is well correlated. Finally, to observe the effect of continuous ambient fluid on this phenomenon, a graph was drawn in terms of two dimensionless numbers Weber and capillary, which showed that for a successful collision, leading to coalescence, as the Capillary number increases, the Weber number must also increase. Also in this diagram, the parabolic equation of order 3 was introduced, which is a kind of separator between the formation and non-formation of the coalition with an error of less than 7%.

ائتلاف قطره و حباب , قطره , حباب , جريان هاي چندفازي , مطالعه تجربي , اثر سيال محيط پيوسته

قطره , drop-Bubble Coalescence , Multiphase flow , drop , , Bubble , Experimental Study , engulfment and spreading