دستگاه آب شیرین کن دو مرحله ای، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

توضیحات

شرح پروژه دستگاه آب شیرین کن دو مرحله ای

در این پروژه به شبیه سازی دستگاه آب شیرین کن دو مرحله ای با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) پرداخته ایم.

نمک زدایی یا تقطیر آب یک مکانیسم پرکاربرد برای تصفیه آب با حذف ناخالصی ها مانند نمک ها، مواد معدنی و سایر آلاینده ها است. این فرآیند شامل گرم کردن آب تا نقطه جوش آن است که باعث می شود آب تبخیر شود و ناخالصی ها را پشت سر بگذارد. سپس بخار آب به صورت مایع متراکم می شود و در نتیجه آب خالص به وجود می آید. تقطیر روشی بسیار مؤثر برای حذف ناخالصی‌ها از آب است، زیرا می‌تواند کوچک‌ترین آلاینده‌هایی را که ممکن است روش‌های دیگر از بین نبرند، حذف کند. تقطیر / نمک‌زدایی را می‌توان با استفاده از تجهیزات مختلفی انجام داد، از دستگاه‌های ساده گلدانی گرفته تا سیستم‌های تقطیر در مقیاس صنعتی پیچیده‌تر. این فرآیند کاربردهای متعددی از جمله تولید آب آشامیدنی، دارویی و مواد شیمیایی صنعتی دارد.

هندسه سه بعدی این پروژه با نرم افزار ANSYS Design Modeler طراحی شده است و مش بندی آن با نرم افزار ANSYS Meshing انجام شده است. نوع مش بدون ساختار بوده و تعداد سلول های محاسباتی 1936581 سلول می باشد.

روش های استفاده شده

در این پروژه از مدل چند فازی VOF برای شبیه‌سازی تبخیر سطحی که در داخل سیستم نمک‌زدایی رخ می‌دهد استفاده شد. یک تابع تعریف‌شده توسط کاربر (UDF) به کد منبع فلوئنت متصل شد تا انتقال جرم از طریق تبخیر سطحی را مدل‌سازی کند، زیرا این مکانیسم در کد پایه گنجانده نشده است. سطح زیرین دستگاه دمای توده آب را تا حدود 353 کلوین افزایش می‌دهد و در نتیجه انرژی مولکولی آب افزایش می‌یابد که به سریع‌تر شدن فرآیند تبخیر سطح کمک می‌کند. سپس آب تبخیر شده به سطوح شیبدار خنک برخورد می کند، جایی که به مایع آب متراکم می شود و به خروجی سیستم هدایت می شود.

نتایج شبیه سازی دستگاه آب شیرین کن دو مرحله ای

همانطور که در نتایج و کانتورهای به دست آمده مشاهده شد، توزیع فشار طبقه بندی شده در داخل سینی های سیستم به وضوح نشان داده شده است. این به دلیل فشار هیدرواستاتیک ستون آب در داخل سینی ها است. همچنین همانطور که در کانتور دما مشاهده می شود، سطح پایینی دارای دمای افزایش یافته است که باعث می شود مسیر حرکت مولکولی آب افزایش یابد. این افزایش در حرکت مولکولی منجر به افزایش انرژی جنبشی مولکول های آب می شود که به نوبه خود باعث می شود فرآیند تبخیر سطحی سریعتر اتفاق بیفتد. علاوه بر این، مقدار بخار تولید شده را می توان با مشاهده کانتور سرعت انتقال جرم به دست آورد. مقدار دقیق آب تبخیر شده پس از تماس با صفحات شیبدار خنک تقطیر می شود. بنابراین، مقدار آب تبخیر شده در سینی ها برابر با مقدار آب مقطر خروجی از سیستم از طریق مرزهای خروجی است.