شماره ركورد
30066
پديد آورنده
فريد نادرخاني
عنوان
شبيه سازي عددي فرايند تبخير يك افشانه دوسياله
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك- تبديل انرژي
سال تحصيل
1399
تاريخ دفاع
1402/06/29
استاد راهنما
دكتر حجت قاسمي
استاد مشاور
دكتر حجت قاسمي
دانشكده
مكانيك
چكيده
امروزه باتوجه به پيشرفت روزافزون صنايع غذايي، دارويي و مواد پيشرفته، اهميت توليد مواد اوليه يا محصولات پودري خشك با كيفيت مطلوب و مطابق با نياز بازار بيش از پيش احساس مي¬شود. در اين ميان فرآيند خشك¬كن افشانه¬اي داراي اهميت بسياري است. افشانه به منظور توزيع مناسب مايعات در كاربردهاي گوناگوني به كار گرفته ميشود؛ خاموش كردن آتش، رساندن دارو، رساندن سوخت به محفظههاي احتراق، توليد پودر مواد مختلف، پخش مواد غذايي و آفتكشها به گياهان، و خنككاري هوا، نمونههايي از كاربردهاي متعدد افشانه ميباشند. اين روش كاربردهاي فراواني در صنايع غذايي، دارويي و شيميايي دارد. در اين كاربردها، افشانه، عمدتا از جريان گازي تشكيل شده است كه قطرات مايع را در خود داراست. از اين روش به صورت وسيع براي خشك¬كردن محلول¬ها، سوسپانسيون¬ها، امولسيون¬ها و خميرها در صنايع غذايي، شيميايي، داروسازي، سراميك و ... استفاده مي¬شود. وسيله¬ي مخصوصي به نام پاشنده، مايع را به قطرات ريز تبديل كرده و به طور هم¬زمان به همراه هواي داغ به داخل محفظه پراكنده مي¬شود. در اين پژوهش، فرايند تبخير قطرات در چهار گام با استفاده از CFD در نرم افزار فلوئنت مورد بررسي، تجزيه و تحليل و شبيه-سازي قرار گرفته است: گام اول شامل شبيه¬سازي تبخير تك فاز بخار آب و هوا، گام دوم شبيه¬سازي تبخير تك قطره و هواي داغ با رويكرد اويلري-لاگرانژي، گام سوم شبيه¬سازي قطره با دو قطر 10 و 100 ميكرومتر تحت شرايط يكسان در مدل فاز گسسته (DPM) به منظور بررسي مدل و در گام چهارم شبيه¬سازي قطره تحت شرايط مختلف قطر، سرعت و مكان اوليه ورودي قطره به محفظه با استفاده از نازل خاص ساخته شده، در نرم افزار فلوئنت مورد بررسي قرار گرفته و تاثير تغيير اين پارامتر¬ها بر تبخير قطره، مورد ارزيابي قرار گرفته است كه تاثير مكان ورودي قطره در ادامه حركت قطره و همچنين قطر قطره و سرعت آن در مشخص شدن روند و رويكرد تبخير از نتايج مهم اين پژوهش مي¬باشند. مشاهده گرديد بيشترين تاثير تغيير پارامترهاي ذكر شده بر نرخ تبخير قطره در قطرهاي 100و 10 ميكرون مشاهده مي¬شود و در قطر 50 ميكرون، تغيير مقادير اين پارامترها تاثير نامحسوسي بر روند تبخير و ميزان كاهش قطر قطره دارد. همچنين هرچه سرعت قطره بيشتر باشد، ميزان كاهش قطر قطره در شرايط مكان ورودي ثابت نيز بيشتر بوده و با افزايش سرعت قطره به مقادير بيشتر از 1 متر برثانيه، تغيير محسوسي در روند تبخير و كاهش قطر قطره مشاهده نمي¬شود. مكان اوليه قطره در صورتي كه بيش از حد به محل ورود هواي داغ نزديك باشد، به دليل قرارگيري قطره در ناحيه پرفشار از محفظه خارج شده و امكان رصد كردن روند و شرايط تبخير وجود ندارد.
تاريخ ورود اطلاعات
1402/08/23
عنوان به انگليسي
Numerical Simulation of a Twin Fluid Spray Evaporation Process
تاريخ بهره برداري
9/19/2024 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
فريد نادرخاني
چكيده به لاتين
Nowadays, due to the increasing progress of the food, pharmaceutical and advanced materials industries, the importance of producing raw materials or dry powder products with good quality and in accordance with the needs of the market is felt more than ever. Meanwhile, the spray drying process is very important. The Spray is used for proper distribution of liquids in various applications; Extinguishing fire, delivering medicine, delivering fuel to combustion chambers, producing powder of various materials, spreading food and pesticides to plants, and air cooling are examples of the many uses of spray. This method has many applications in food, pharmaceutical and chemical industries. In these applications, the spray mainly consists of a gas stream containing liquid droplets. This method is widely used for drying solutions, suspensions, emulsions and pastes in food, chemical, pharmaceutical, ceramic, etc. industries. A special device called atomizer turns the liquid into fine droplets and simultaneously disperses it inside the chamber along with the hot air. In this research, the droplet evaporation process has been investigated, analyzed and simulated in four steps using CFD in Fluent software: the first step includes simulating the single-phase evaporation of water vapor and air, the second step is simulating evaporation of single drop and hot air with Eulerian-Lagrangian approach, the third step of simulation of drops with two diameters of 10 and 100 micrometers under the same conditions in the discrete phase model (DPM) in order to check the model and in the fourth step of simulation of drops under the same conditions Different diameters, speed and initial location of droplet entry into the chamber with a specially designed nozzle were investigated using Fluent software and the effect of changing these parameters on droplet evaporation was investigated and evaluated quantitatively and qualitatively, the important effect of location The entrance of the drop in the continuation of the drop movement, as well as the effect of the drop diameter and its speed in determining the process and approach of evaporation are important results of this research. It was observed that the greatest effect of changing the mentioned parameters on the droplet evaporation rate is observed in the diameters of 100 and 10 microns, and in the diameter of 50 microns, changing the values of these parameters has an insignificant effect on the evaporation process and the droplet diameter reduction. Also, the higher the droplet speed is, the greater the reduction in droplet diameter will be in the condition of fixed inlet location, and with the increase of the droplet speed to values greater than 1m/s, no noticeable change in the process of evaporation and droplet diameter reduction is observed. If the initial location of the drop is too close to the hot air inlet, due to the location of the drop in the high-pressure area, it will leave the chamber and it is not possible to observe the evaporation process and conditions.
كليدواژه هاي فارسي
شبيه سازي , تبخير , افشانه , DPM
كليدواژه هاي لاتين
Simulation , Evaporation , Spray , DPM
Author
Farid Naderkhani
SuperVisor
Hojat Ghassemi