27267

بررسي و مقايسه الگوي حركت ذرات،دريك نمونه ي بستر سيال گاز-جامد حاوي ذرات گلدارت BوD

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي-گرايش طراحي فرآيند

1396

1399/06/19

دكتر سلمان موحدي راد- دكتر اميد وحيدي

دانشده مهندسي شيمي-نفت-گاز

با كشف پديده‌ي سيال سازي و شناخت مزيت اين روش نسبت به ساير روش‌هاي تماس گاز-جامد، در بسياري از فرآيند‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرد. براي بررسي دقيق‌تر وقايع رخ داده در بستر سيال بايد به شناخت عميقي از پديده‌هاي هيدروديناميكي فاز گاز و ذره رسيد. بستر سيال مورد استفاده در اين پروژه، بستر سيال مخروطي شكل مي‌باشد. اين نوع بستر سيال، داراي گراديان سرعت در جهت محوري مي‌باشد و جايگزين خوبي براي بستر‌هاي متعارف استوانه‌اي به منظور حل مشكل لخته‌اي شدن، مخلوط شوندگي كم و سياليت با محدوده‌ي وسيعي از ذرات هستند. در اين پروژه به تحليل هيدروديناميك حباب در بستر سيال مخروطي شكل با استفاده از آناليز نوسانات فشار و پردازش تصاوير ديجيتال، طي فرايند تزريق تك حباب و صعود آن در بستر و همچنين ايجاد رژيم حبابي در بستر سيال حاوي ذرات پلي استايرن(EPS) با اندازه 1500-1300 ميكرومتر و دانسيتهm^3 kg/ 1095،كه جز گلدارت D مي‌باشند، پرداخته شده است. بررسي نوسانات فشار در رژيم‌هاي سيال سازي مختلف و در حالت تزريق تك حباب براي حس‌گر با موقعيت مكاني مختلف، تغيير دامنه‌ي موج فشار، اثر قطر حباب و سرعت سيال ورودي به بستر روي موج فشار ايجاد شده، تغيير روند كسرحجمي حباب و قطر آن در امتداد ارتفاع بستر، از مهم ترين كارهاي صورت گرفته در اين پروژه مي‌باشد. در انتها پس از استخراج داده‌هاي مرتبط با پارامترهاي ذكر شده، به تجزيه و تحليل اين پارامترها پرداخته شده است. نتايج حاصل، حاكي از آن است كه با افزايش جريان سيال در رژيم حبابي ميزان نوسانات فشار و دامنه‌ي موج فشار افزايش پيدا مي‌كند زيرا با افزايش سرعت سيال ورودي حباب‌هاي تشكيل شده، بزرگ‌تر بوده و پديده‌هاي مختلفي مانند ايجاد گردابه‌ها، كوهان و نواحي هسته-حلقه تشكيل مي‌شود كه همگي روند نوسان فشار را افزايش مي‌دهند. با تزريق حباب بزرگ‌تر، سرعت كلي جريان گاز زياد شده و نيروي اصطكاك بين ذرات و گاز افزايش پيدا مي‌كند و دامنه‌ي موج فشار بزرگ‌تري ايجاد مي‌كند كه تقريبا به صورت خطي با قطر معادل حباب افزايش مي‌يابد. در بستر سيال مخروطي، در حالت تزريق تك حباب، روند تغييرات قطر حباب و كسر حجمي حباب به گونه‌اي است كه تا لحظه‌ي زمان جدايش، حباب در حال بزرگ شدن مي‌باشد. بعد از آن با صعود در بستر شروع به كوچك شدن و تركيدن مي‌كند و در نهايت مقدار آن به حالت حداقل سرعت سياليت بستر مي‌رسد. براي بررسي نسبت ابعاد حباب در بستر سيال مخروطي، اين مقدار از اعداد كوچكي شروع شده و سپس نزديك به يك مي‌شود. در نمودار‌هاي مربوط به زمان جدايش، بيشترين اختلاف بين زمان جدايش محاسبه شده براي هر حباب حدود 0.18 ثانيه مي باشد كه با توجه به كل زمان فرايند تشكيل بالا رفتن و خروج حباب از بستر حدود 50 درصد زمان كل فرايند مي باشد. بنابراين مي توان به اين نتيجه رسيد كه در بستر سيال مخروطي شكل زمان جدايش حباب به سايز حباب يا شدت جريان گاز تزريقي بستگي دارد. در انتها نتايج آزمايشگاهي توسط منحني تواني برازش شده‌اند كه نتيجه حاصل از اين برازش، مقدار 0.3348 را براي توان منحني (تاثير قطر حباب) نشان مي‌دهد. اين موضوع وابستگي مقادير زمان جدايش به قطر حباب را تا حدودي نشان مي‌دهد.

1401/08/10

study and comparison of particle motion pettern in a gas-solid fluidized bed sample containing goldrt B and D particles

9/10/2021 12:00:00 AM

By discovering the phenomenon of fluidization and recognizing the advantages of this method over other methods of gas-solid contact, it is used in many processes. To study more accurately the events that occur in the fluidized bed, it is necessary to have a deep understanding of the hydrodynamic phenomena of the gas and particle phases. The fluidized bed used in this project is a tapered fluidized bed. This type of fluidized bed has a velocity gradient in the axial direction and is a good alternative to cylindrical fluidized bed to solve the problem of slugging, low mixing and fluidization with a wide range of particles. In this project, the hydrodynamic analysis of bubbles in a taperd fluidized bed using pressure fluctuations analysis and digital image processing, during the process of single bubble injection and also creating a bubbling regime in a fluidized bed containing polystyrene particles (EPS) with size 1300-1500 μm and density 1095 kg/m^3, which are part of Goldart D, are treated. Investigation of pressure fluctuations in different fluidization regimes and in single bubble injection mode for sensor with different location, change in pressure wave amplitude, effect of bubble diameter and fluidization velocity entering the substrate on the generated pressure wave, change in bubble volume fraction trend and diameter along Bed height is one of the most important works done in this project. Finally, after extracting the data related to the mentioned parameters, these parameters are analyzed. The results show that with increasing velocity in the bubbling regime, the amount of pressure fluctuations and the pressure wave amplitude increase because with increasing velocity of the inlet fluid, the bubbles formed are larger and various phenomena such as vortices, humps and core-annulus regions Are formed, all of which increase the pressure fluctuation process. By injecting a larger bubble, the overall velocity of the gas flow increases and the frictional force between the particles and the gas increases, creating a larger pressure wave amplitude that increases almost linearly with a bubble equivalent diameter. In the tapered fluidized bed, in the case of single bubble injection, the process of bubble diameter and bubble volume fraction are increasing until the bubble detachment time. After that, by rising in the bed, it starts to shrink and decrease, and finally its value reaches the minimum fluidization velocity. To study the bubble aspect ratio in a tapered fluidized bed, this value starts with small numbers and then approaches one. In the bubble detachment time diagrams, the maximum difference between the calculated detachment times for each bubble is about 0.18 seconds, which is about 50% of the total process time according to the total time of the process of rising and leaving the bubble. Therefore, it can be concluded that in the tapered fluidized bed, the bubble detachment time depends on the bubble size or the intensity of the injected gas flow. Finally, the laboratory results are fitted by the power curve, the result of which is 0.3348 for the power of the curve (effect of bubble diameter). This shows the dependence of the detachment time values on the bubble diameter to some extent

بستر سيال مخروطي , رژيم تك حباب , رژيم حبابي , پردازش تصاوير ديجيتال , نوسانات فشار

tapered fluidized bed , single bubble rejime , bubbling rejime , digital image analysis , pressure fluctuations

zeynab sharafi

dr salman movahedi rad- dr omid vahidi