آموزش شبیه سازی جریان دو فازی در یک برج تقطیر سینی دار

آموزش شبیه سازی جریان دو فازی در یک برج تقطیر سینی دار


500,000 تومان

آخرین بروزرسانی : 30 آذر, 1400

بررسی اجمالی محصول

با خرید این محصول، ویدئوی آموزش شبیه سازی جریان دو فازی در یک برج تقطیر سینی دار با نرم افزار ansys fluent به همراه فایل شبکه بندی آن (msh.) را دریافت خواهید کرد.


تمامی محصولات شامل فایل های Geometry و Mesh بوده و آموزش محصولات به صورت یک جلسه آنلاین یک ساعته خواهد بود.

نقد و بررسی : آموزش شبیه سازی جریان دو فازی در یک برج تقطیر سینی دار

شرح مسأله

مسأله­ حاضر به شبیه ­سازی یک محفظه­ برج تقطیر سینی ­دار با استفاده از نرم ­افزار ansys fluent پرداخته است. در برج ­های سینی ­دار، فرایند جداسازی مواد اتفاق می ­افتد. طرز کار یک برج تقطیر سینی ­دار بدین ترتیب است که بخار گرم و بالارونده از بخش پایین محفظه و از طریق چند منفذ کوچک وارد محفظه شده و به سمت بالا حرکت می­ کنند؛ در حالی که به طور همزمان، جریان مایع از بخش بالای محفظه و از طریق یک منفذ بزرگ وارد محفظه شده و به سمت پایین سقوط می ­کند. درنتیجه، این جریان مایع و بخار هوا بر روی یک یا چند سینی تعبیه شده در فضای داخلی محفظه برخورد پیدا می­ کنند. این تماس از طرفی موجب افزایش دمای مایع پایین رونده شده و درنتیجه بخشی از ذرات مایع که سبک و دارای نقطه­ جوش پایین هستند، زودتر به بخار تبدیل می­ شوند؛ و از طرفی دیگر موجب کاهش دمای بخار بالا رونده و درنتیجه تقطیر بخشی از بخار می­ گردد. این عملیات موجب می ­شود که بخار حاصل از تبخیر مایع، غنی از مواد فرار (موادی با نقطه جوش کمتر و یا فشار بالاتر) باشد؛ و همچنین مایع با ذرات سنگین­ تر باقی مانده و انباشت می شوند که این امر موجب افزایش تدریجی نقطه­ جوش آنها می ­شود. البته باید گفت که هر چه این سطح تماس ایجادی در سینی بین فازهای مایع و گاز بیشتر باشد، عملیات تفکیک با راندمان بالاتری انجام می­ گیرد. کار حاضر صرفاً به شبیه­ سازی سیالاتی مدل دو فاز پرداخته و رفتار فازهای مایع و گاز را در تقابل با یک­دیگر در محل سینی مورد بررسی قرار داده است؛ بدین ترتیب، در این کار به شبیه ­سازی انتقال حرارتی و فرایند تبخیر و تقطیر پرداخته نشده است. از آنجایی که مدل حاضر متشکل از دو فاز آب و هواست، از مدل چندفازی VOF استفاده شده است. جریان هوای خالص از طریق پنج منفذ دایروی کوچک تعبیه شده در بخش پایین محفظه با سرعت 23.35 متربرثانیه به سمت بالا حرکت می ­کند و از پنج منفذ رو به روی خود در بالای محفظه خارج می گردد؛ در حالی که جریان آب خالص با دبی جرمی برابر با 4 کیلوگرم بر ثانیه از طریق یک منفذ جانبی وارد محفظه شده و با حرکت رو به پایین خود، از طریق منفذ تعبیه شده در پایین مدل خارج می ­شود. محل تعبیه شده برای تماس دو فاز، سینی مدل شده در بخش میانی محفظه­ برج می ­باشد که از پنج منفذ دایروی بر روی سطح خود تشکیل شده و جریان آب از جانب آن وارد می­ شود.

 

گام اول) ترسیم هندسه و شبکه­ بندی

مدل حاضر به صورت سه بعدی و با استفاده از نرم­ افزارهای design modeler طراحی شده است. هندسه­ مدل شامل یک محفظه­ مربوط به برج تقطیر سینی­ دار است. با توجه به این که مدل حاضر دارای ساختار متقارن بوده، برای جلوگیری از افزایش فرایند محاسباتی، نیمی از محفظه مدل شده است. بخش بالای محفظه­ طراحی شده از سطحی به شکل نیم­ دایره با شعاع 0.6065 متر تشکیل شده است که دارای ارتفاع 1.22 متر می­ باشد و بر روی بخش پایین محفظه به ارتفاع 0.61 متر قرار گرفته است. درون بخش بالای این محفظه، یک صفحه مخصوص ورود جریان هوا متشکل از پنج منفذ دایروی کوچک به قطر 0.02 سانتی متر، یک صفحه مخصوص خروج جریان هوا متشکل از همان پنج منفذ، و یک صفحه­ میانی تحت عنوان سینی به عنوان محل تماس جریان مایع و گاز متشکل از همان پنج منفذ و در کنار منفذ جریان ورودی آب طراحی شده است. فاصله­ این سینی از صفحات بالایی و پایینی خود برابر با 0.61 متر می ­باشد. شکل زیرنمایی از هندسه­ ترسیمی را نشان می­ دهد.

 

 

شبکه ­بندی به صورت سه بعدی و با استفاده از نرم ­افزار ansys meshing انجام گرفته است. شبکه ­بندی به صورت بدون سازمان انجام گرفته و تعداد سلول­ های تولیدی در این مدلسازی برابر 866590 است. شکل زیر نمایی از شبکه ­بندی انجام گرفته را نشان می ­دهد.

 

 

گام 2) مراحل شبیه­ سازی

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

  • شبیه­ سازی مبتنی بر فشار (pressure-based) صورت گرفته است.
  • شبیه­ سازی فقط در هر حالت سیالاتی انجام گرفته است و به انرژی و انتقال حرارت نپرداخته است.
  • شبیه­ سازی حاضر از نظر زمانی پایا (steady) می­ باشد؛ یعنی ترم زمان در حل مسأله لحاظ نشده است.
  • اثر گرانش زمین (gravity) بر روی سیال برابر 9.81- متربرمجذورثانیه و در راستای محور z در نظر 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 دو بعدی و سه بعدی فشار و سرعت مخلوط دوفاز، کسر حجمی مربوط به فاز آب و فاز گاز، و بردارهای سرعت مخلوط به دست آمده است. کانتورهای دو بعدی به فاصله­ 0.2 متر از صفحه­ میانی و به صورت عبوری از سه منفذ مخصوص عبور جریان هوا ترسیم شده­ اند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

دیدگاه

دیدگاهی ثبت نشده.

اولین نفری باشید که نظر می دهید برای “آموزش شبیه سازی جریان دو فازی در یک برج تقطیر سینی دار”