دستگاه تقطیر آب خانگی، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

۱,۶۲۰,۰۰۰ تومان تخفیف دانشجویی

  • در این پروژه، به شبیه سازی دستگاه تقطیر آب خانگی با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) پرداخته ایم.
  • هندسه این پروژه با نرم افزار ANSYS Design Modeler ترسیم شده است.
  • مش بندی این پروژه را با نرم افزار ANSYS Meshing انجام داده ایم.
  • نوع مش بدون ساختار است و تعداد سلول های محاسباتی 478805 سلول می باشد.
  • برای تجزیه و تحلیل پروژه از مدل های چند فازی و انتقال جرم (تبخیر-تراکم) VOF استفاده کرده ایم.


بر روی افزودن به سبد خرید کلید کرده و فایل های هندسه، مش و فیلم آموزشی جامع را دریافت کنید.

برای سفارش پروژه خود و یا بهره مندی از مشاوره رایگان، با کارشناسان ما از طریق ایمیل ([email protected])، پشتیبانی آنلاین و یا واتس اپ (09126238673) در ارتباط باشید.

برای کنترل کیفیت خدمات ما میتوانید از محصولات رایگان استفاده کنید.

اگر به ویدیو آموزشی هندسه و مش یک محصول نیاز دارید، میتوانید این گزینه را انتخاب کنید.

در صورتی که نیاز به مشاوره تخصصی از طریق فیلم آموزشی دارید، این گزینه پشتیبانی فنی 1 ساعته در اختیار شما قرار می دهد.

توضیحات

شرح پروژه دستگاه تقطیر آب خانگی

در این پروژه، به شبیه سازی دستگاه تقطیر آب خانگی با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) پرداخته ایم. یکی از روش های شیرین سازی آب، فرآیند تقطیر آب است. در این شبیه سازی دستگاه نمک‌زدایی در مقیاس کوچک برای مصارف خانگی مورد بررسی قرار گرفته است. مکانیسم اصلی این سیستم انتقال حرارت و تغییر فاز است. ابتدا آب توسط بخاری کف مدل گرم می شود تا زمانی که شروع به تبخیر کند. این بخار تولید شده خالص و عاری از نمک یا باکتری و آلاینده است. اکنون، این بخار خالص به لوله های مارپیچی می رود. یک فن این لوله های آب را خنک می کند. بخار موجود در مجاورت این لوله ها در اثر سرد شدن دچار تغییر فاز شده و به آب شیرین یا خالص تبدیل می شود. در این شبیه سازی یک دستگاه تقطیر آب ساده و در مقیاس کوچک طراحی شده است. این سیستم از سه بخش تشکیل شده است. قسمت پایینی آن اواپراتور است و آب موجود در آن تبخیر می شود. قسمت بالایی آن کندانسور است و وظیفه خنک سازی لوله بخار را بر عهده دارد

یک لوله مارپیچ نیز کانالی برای انتقال بخار از اواپراتور به کندانسور در نظر گرفته می شود. فرآیند تراکم و تولید آب شیرین به دلیل کاهش دما در داخل این لوله مارپیچی اتفاق می افتد. با ساده‌سازی مدل‌سازی، تعریف بخاری در اواپراتور یا فن در کندانسور حذف شده است. در عوض، یک مقدار ثابت برای دما در این بخش ها استفاده می شود. دمای اواپراتور برابر با مقدار ثابت 373 کلوین (معادل دمای اشباع) و دمای کندانسور برابر با مقدار ثابت 363 کلوین است. همچنین با ابزار پچ، آب تا حد معینی در داخل مخزن اواپراتور تعریف می شود. فرآیند شبیه سازی وابسته به زمان و ناپایدار است. بنابراین، با شروع زمان، آب در اواپراتور تبخیر می شود و بخار حاصل در داخل لوله منجر به تراکم می شود. هدف این مسئله بررسی میزان تغییر فاز (تبخیر و تراکم) و میزان آب شیرین تولیدی از این سیستم است.

هندسه پروژه حاضر با نرم افزار ANSYS Design Modeler به صورت سه بعدی مدل سازی شده است. سپس مدل با نرم افزار ANSYS Meshing مش بندی شد. شبکه مدل بدون ساختار است و 478805 سلول ایجاد شده است.

روش های استفاده شده

در این شبیه سازی از سه فاز مختلف استفاده شده است. آب و بخار دائماً در حال تغییر فاز و تبدیل به یکدیگر هستند. علاوه بر آنها، هوا نیز به عنوان خنک کننده در داخل کندانسور عمل می کند. بنابراین به جای سیال منفرد باید از جریان چند فازی استفاده کرد. مدل VOF (حجم سیال) برای تعریف مدل چند فازی استفاده شده است. این مدل چند فازی می تواند فازهای مختلف را به طور کامل از یکدیگر جدا کند و مرز مشخصی را بین فازها نمایش دهد. برای اینکه مرز بین فاز آب و فاز بخار در مخزن اواپراتور و لوله کندانسور مشخص باشد، مدل VOF بهترین گزینه است. همچنین مرز جدایی بین دو فاز دارای انتقال لایه نیست. بنابراین از گزینه شارپ برای واسط بین فازها استفاده شده است. هوا به عنوان فاز اولیه مدل و مایع آب و بخار آب به عنوان فازهای ثانویه مدل تعریف شده اند.
هنگامی که از مدل چند فازی استفاده می شود، پارامتری به نام کسر حجمی برای فازهای ثانویه مدل ارائه می شود. این پارامتر معادلات انتقال آنها را حل می کند. یک تغییر فاز بین فاز آب و بخار اتفاق می افتد. بنابراین یک انتقال جرم بین این دو فاز تعریف می شود. این انتقال جرم بر اساس مکانیسم تبخیر – تراکم تعریف می شود. این مکانیسم با فرآیند تغییر فاز بین مایع و بخار سروکار دارد. در مکانیسم تبخیر-تراکم، معادلات لی نرخ انتقال جرم را محاسبه می‌کند. این معادلات به دمای اشباع و ضریب فرکانس تبخیر و میعان بستگی دارد. وقتی دمای اشباع روی 373.15 کلوین تنظیم شود، به این معنی است که اگر دمای سیال از آن بالاتر رود، تبخیر (تغییر فاز از آب به بخار) رخ می دهد. همچنین، اگر دمای سیال کمتر از آن باشد، تراکم (تغییر فاز از بخار به آب) رخ می دهد.

نتایج شبیه سازی دستگاه تقطیر آب خانگی

پس از پایان حل شبیه سازی، کانتورهای مربوط به دما، سرعت تغییر فاز بین آب و بخار و کسر حجمی هر یک از فازهای آب و بخار به دست آمده است. این  کانتورها بر روی یک صفحه دو بعدی که از وسط مدل می گذرد، ارائه شده است. از آنجایی که شبیه سازی ناپایدار است، خطوط ارائه شده فقط برای آخرین ثانیه شبیه سازی (ثانیه 10) هستند. همچنین برای درک بهتر رفتار سیستم، انیمیشن های متعددی برای بررسی نرخ انتقال جرم بین فازها (سرعت تبخیر و تراکم)، دمای سیال و کسر حجمی آب تولید شده در طول زمان ارائه شده است. نموداری از مقدار آب شیرین تولید شده در داخل لوله کندانسور در طول زمان نیز ارائه شده است. یک نمودار، کسر حجمی متوسط آب تولید شده در سیستم را نشان می‌دهد و دیگری میزان جریان جرمی آب شیرین خروجی از سیستم را نشان می‌دهد. خطوط دما و سرعت انتقال جرم در داخل لوله کاملاً با یکدیگر سازگار است. هر جا که دما کمتر از دمای اشباع شود، تراکم رخ داده است. یک علامت منفی برای نرخ تغییر فاز نشان دهنده وقوع تراکم (از بخار به مایع) است. در داخل اواپراتور، آب از سطح خود شروع به تبخیر می کند و در بالای مخزن اواپراتور بخار ایجاد می کند. هنگامی که این بخار وارد لوله کندانسور می شود، با کاهش دما مواجه می شود و میعان حاصل می شود. از این رو مقداری آب داخل لوله به صورت آب شیرین تولید می شود. کرت ها به درستی بیان می کنند که تراکم بیشتر در طول زمان اتفاق افتاده است و در نتیجه میزان تولید آب شیرین افزایش می یابد. بنابراین به طور کلی می توان نتیجه گرفت که این سیستم آب شیرین کن به درستی کار می کند و تبخیر و میعان داخل آن به وضوح اتفاق می افتد.

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

Leave a customer review

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Back To Top
جستجو
Whatsapp تماس با واتس آپ