سال انتشار: ۱۳۸۳

محل انتشار: نهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران

تعداد صفحات: ۱۵

نویسنده(ها):

علی یارجوادی – دانشگاه صنعتی شریف-دانشکده مهندسی شیمی و نفت
داریوش باستانی – دانشگاه صنعتی شریف-دانشکده مهندسی شیمی و نفت

چکیده:

انتقال جرم در حین تشکیل قطره هنوز از مسائل پیچیده و در واقع حل نشده مکانیک سیالات دو فازی و انتقال جرم پیشرفته است .اگرچه کاربر روی این مسئله از دهه ٦٠ به طور جدی شروع شده است ، اما اولا تحقیقات به منظور مدل سازی آن زیاد نیست و دوما از نظر درک مکانیسم دقیق پدیده و مدل سازی آن موفقیتها خیلی چشم گیر نبوده و یا گزارشات مربوطه منتشر نشده اند. در این تحقیق سعی بر ارائه مدل جدیدی بر پایه فرض انبساط گونه جریان فاز پراکنده به درون فاز پیوسته( flow expansion )برای حل این مسئله است. بدین منظورابتدا مسئله تشکیل قطره جدای از مسئله انتقال جرم آن مدنظر واقع شده پارامتر های موثر بر این پدیده ، نیروهای درگیر و موازنه مومنتوم مسئله نوشته می شود. در ادامه معادله دیفرانسیل مربوطه به منظور پیش بینی سایز قطرات در حین رشد نسبت به زمان بدست آمده که با فرض کروی بودن قطرات رابطه نسبتا ساده ای بدست می آید. سپس با داشتن رابطه بدست آمده سایز قطرات با زمان با معرفی فرضیات مدل flow expansion یک سرعت کلی برای درون قطره تخمین زده شده و بر مبنای آن یک عدد Reبرای درون قطره تعریف می گردد . با تعریف این عددReیک کمیت بسیار مهم زمان بی بعد فرایند ظاهر گشته و تعریف می گرددکه دیده می شود که به نوعی یک مقیاس طولی بی بعد نیز می باشد. بر مبنای مدل مذکورflow expansionراجعبه مکانیسم فیزیکی مسئله بحث شده و ضرایب انتقال جرم در حین تشکیل قطره نسبت به زمان بدست می آید و حاصل کار با نتایج آزمایشگاهی نیز مقایسه میگردد که قابلیت نسبتا خوبی برای مدل ارائه شده در پیش بینی ضرائب انتقال جرم و همخوانی آن نسبت به داده های آزمایشگاهی مشاهده می گردد. در ادامه جهت تعمیم مدل جهت نازل ها و سرعت های مختلف سعی میکنیم تا با ارتباط بین ثابت مدل و سرعت متوسط نازل یک مدل
جامع تر ارائه دهیم که در نهایت با استفاده از مدل و روابط پیشنهاد شده برای ضریب انتقال جرم میزان کلی انتقال جرم حین تشکیل را پیش بینی شده است. نتایج مدل برای پیش بینی اثرات تغییر سایز نازل و دبی فاز پراکنده بر روی ضریب انتقال جرم همخوانی خوبی را با نتایج آزمایشگاهی نشان میدهد و در مقایسه با مدل های مطرح در این زمینه مانندsurface stretch model & fresh surface elementsبه نظر نتایج موفق تری را در پیشبینی انتقال جرم نشان میدهد که البته لازم به توسعه مدل جهت حفظ این دقت در شرایط مختلف است