آموزش شبیه سازی بیوراکتور با همزن توربین راشتون

آموزش شبیه سازی بیوراکتور با همزن توربین راشتون


با خرید این محصول، ویدئوی آموزش شبیه سازی بیوراکتور با همزن توربین راشتون در نرم افزار ansys fluent همراه با فایل شبکه بندی آن (msh.) را دریافت خواهید کرد.

نقد و بررسی : آموزش شبیه سازی بیوراکتور با همزن توربین راشتون

شرح مسأله

مسأله حاضر به شبیه سازی فرایند اختلاط سیال درون یک بیوراکتور دارای توربین راشتون با استفاده از نرم افزار ansys fluent پرداخته است. بیوراکتورها (bioreactor) به تجهیزات و سیستم هایی گفته می شود که در آنها واکنش های شیمیایی زیستی به وقوع می پیوندد و در صنایع مختلفی شامل صنایع داروسازی، غذایی، بیوشیمیایی، عطرسازی و ….. دارای کاربرد می باشد. بیوراکتور مدل شده در این شبیه سازی دارای ساختمان استوانه ای شکل می باشد که یک همزن به صورت عمودی دورن آن قرار گرفته است تا با به چرخش درآوردن جریان سیال درون این مدل موجب کمک به اختلاط سیال و درنتیجه وقوع فرایند شیمیایی مورد نظر گردد. همزن مورد استفاده درون این راکتور از نوع توربین راشتون می باشد. توربین های راشتون (rushton turbine) به شکل پروانه های نوع جریان شعاعی هستند که در کاربردهای اختلاط (mixing) در فرایندهای مهندسی بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. ساختار این همزن ها از دیسک های تخت متصل به محور دوار عمودی تشکیل شده است که پره های تخت بر روی دیسک های آن به صورت عمودی سوار شده اند. توربین راشتون در این مدلسازی از دو ردیف دیسک پهن دارای پره تشکیل شده است. برای تعریف جریان چرخشی سیال در اطراف این همزن توربین راشتون، یک ناحیه داخلی استوانه ای شکل درون مدل متمایز شده است که با استفاده از تکنیک mesh motion می توان جریان چرخشی مورد نظر را اعمال کرد. مقدار سرعت دورانی در این ناحیه برابر با 143 rpm و حول محور مرکزی عمودی مدل (محور y) تعریف شده است. همچنین سه ردیف بافل بر روی سطح داخلی بدنه استوانه ای بیوراکتور طراحی شده است که برای شکستن گردابه ها درون دستگاه می باشد؛ زیرا وجود این گردابه ها برای سیستم اثر نامطلوب دارد، به طوری که می تواند مرکز ثقل سیستم را تغییر بدهد و انرژی اضافی مصرف نماید.

 

 

گام اول) ترسیم هندسه و شبکه ­بندی

مدل حاضر به صورت سه بعدی و با استفاده از نرم ­افزار design modeler طراحی شده است. مدل شامل یک دستگاه بیوراکتور با ساختمانی استوانه ای شکل به ارتفاع 0.8 متر و قطر 0.4 متر می باشد که دارای یک همزن عمودی می باشد. همزن عمودی این مدل دارای دو ردیف دیسک تخت با شش پره سوار بر آن می باشد.

 

 

شبکه ­بندی مدل حاضر با استفاده از نرم ­افزار ansys meshing انجام گرفته است. شبکه ­بندی به صورت بدون سازمان انجام گرفته و تعداد سلول­ های تولیدی معادل با 3558726 می باشد.

 

 

گام 2) مراحل شبیه ­سازی

برای شبیه ­سازی مدل حاضر، چند فرض در نظر گرفته شده است که عبارتند از:

  • شبیه­ سازی براساس دیدگاه مبتنی بر فشار (pressure-based) صورت گرفته است.
  • شبیه ­سازی فقط در حالت سیالاتی انجام گرفته است و به انتقال حرارت و آنالیز حرارتی نپرداخته است.
  • شبیه ­سازی حاضر از نظر زمانی ناپایا (unsteady) می­باشد؛ زیرا هدف از کار حاضر، بررسی اختلاط سیال در گذر زمان زمان است.
  • اثر گرانش زمین (gravity) بر روی مدل نادیده گرفته شده است.

 

خلاصه ­ای از مراحل تعریف مسأله و تعریف حل آن در جدول زیر آمده است:

 

 

گام سوم) نتایج نهایی

پس از پایان فرایند حل، کانتورهای سه بعدی مربوط به گرادیان فشار، سرعت و انرژی جنبشی توربولانسی جریان آب درون دستگاه به دست آمده اند. کانتورهای دو بعدی فشار، سرعت و انرژی جنبشی توربولانسی جریان آب در دو مقطع دو بعدی عمود بر محور همزن و گذرنده از دو دیسک همزن به دست آمده اند. کانتورها به خوبی افزایش سرعت و چرخش جریان را در اطراف پروانه های توربین همزن نشان می دهد. همچنین بردارهای سرعت جریان آب حول محور همزن به صورت دو بعدی و سه بعدی حاصل شده است. با بررسی مسیر حرکتی این بردارهای سرعت کاملاً مشخص است که جریان سیال در اطراف محور دوار همزن به صورت کامل به چرخش در می آید. همچنین کانتورهای تنش دیواره و فشار وارد بر سطوح دیسک ها و پروانه های توربین همزن حاصل شده است.

 

 

 

نقد وبررسی

نقد بررسی یافت نشد...

اولین نفر باشید که نقد و بررسی ارسال میکنید... “آموزش شبیه سازی بیوراکتور با همزن توربین راشتون”

پیگیری سفارش
لیست مقایسه
شگفت انگیز ها
you tube
logo-samandehi