مخزن مخلوط کن (میکسر)، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

توضیحات

شرح پروژه (مخلوط کن)

هدف از این مسأله، شبیه سازی عددی یک مخزن مخلوط کن (mixter tank) با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) است.

در صنعت، اختلاط (mixing) عملیاتی است که شامل دستکاری مواد ناهمگن با هدف همگن کردن بیشتر آنها می‌شود. مخلوط کن صنعتی دستگاهی است که مواد مختلف را با هم ترکیب می‌کند، همگن می‌کند و در یک ماده واحد می‌آمیزد.

مخلوط کن تقریباً هر جامد یا مایع لازم را برای تشکیل محصول نهایی ترکیب می‌کند. اختلاط برای اجازه دادن به انتقال گرما و انتقال جرم بین یک یا چند جزء یا فاز انجام می‌شود. فرآوری صنعتی مدرن تقریباً همیشه شامل اختلاط است که در طول تولید یا فرآوری مورد نیاز است.

موتورها و پره‌های قدرتمند آنها به مخلوط کن اجازه می‌دهد تا با مواد مختلف کار کند. این ماشین‌ها به طور گسترده در بسیاری از صنایع از جمله داروسازی، شیمیایی، کشاورزی، غذایی و نوشیدنی استفاده می‌شود.

در این پروژه، یک مخزن مخلوط کن مدل‌سازی شده و تأثیر پروانه چرخان آن بر نحوه اختلاط بررسی می‌شود. در این مخزن، مخلوط کردن سه فاز را در نظر می‌گیریم. جریان آب و نمک ورودی دارای دبی جرمی 0.6 کیلوگرم بر ثانیه هستند.

هندسه مخلوط کن را به صورت سه بعدی با نرم افزار دیزاین مدلر (Design Modeler) طراحی کردیم. سپس مدل را با استفاده از نرم افزار انسیس مشینگ (ANSYS Meshing) مش بندی کردیم. مش بندی از نوع بدون سازمان (unstructured) بوده و تعداد 152641 سلول ایجاد شده است.

روش‌های استفاده شده

این شبیه سازی در سه فاز شامل هوا، آب و نمک انجام شده است. بنابراین، شبیه سازی از مدل چندفازی حجم سیال (volume of fluid (VOF)) برای تعریف سه فاز هوا، آب و نمک استفاده می‌کند.

مدل قاب متحرک (Frame Motion) نیز برای مدل سازی حرکت چرخشی پروانه استفاده می‌شود. سرعت چرخشی این مخزن برابر با 10 دور در دقیقه است.

نتایج

پس از پایان فرایند حل، کانتورهای (contour) چگالی و سرعت مخلوط، و کسر حجمی (volume fraction) مربوط به آب، هوا و نمک به دست می‌آیند. همان‌طور که از کانتورها مشخص است، به دلیل چرخش پروانه، پدیده اختلاط سه فاز در مخزن رخ داده است.