شبيه سازي سايكلون تيوب و اسكرابر ايستگاه هاي تقويت فشار گاز

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش عملكرد مجموعه سايكلون تيوب‌هاي فيلتر اسكرابر كه در ايستگاه‌هاي تقويت فشار گاز براي پاك‌سازي گاز طبيعي از ذرات پودر سياه به كار مي‌رود، به روش شبيه‌سازي CFD در دو مرحله شبيه‌سازي جريان گاز در اسكرابر و جريان دوفازي گاز-جامد در سايكلون تيوب مورد بررسي قرار گرفته است. براي شبيه‌سازي جريان مغشوش گاز در اسكرابر از مدل k-omega و به صورت تك فازي و براي شبيه‌سازي جريان مغشوش گاز در سايكلون تيوب از مدل RSM و در شبيه‌سازي جريان دوفازي گاز_جامد از مدل برهمكنش بين دوفازي اولرين-لاگرانژين استفاده شده است. نتايج شبيه‌سازي گاز در اسكرابر نشان مي‌دهد كه جريان به صورت متقارن و يكسان بين سايكلون تيوب‌ها توزيع نمي‌شود كه در اثر اين موضوع برخي سايكلون تيوب‌ها با بار اضافي و برخي با بار كم كار مي‌كردند و در پي آن راندمان جداسازي اسكرابر كاهش مي‌يابد. براي رفع اين مشكل به بررسي اثر چيدمان سايكلون تيوب‌ها در مجموعه سايكلون تيوب‌ها پرداخته شد. جهت پيدا كردن چيدمان بهينه شش طرح ارائه و با طرح موجود در صنعت مقايسه شد، جهت مقايسه طرح‌ها عدد بي‌بعد كيفيت توزيع جريان در اسكرابر تعريف شد. پس از انتخاب طرح بهينه با بيشترين عدد بي‌بعد كيفيت توزيع جريان در اسكرابر، شبيه‌سازي سه بعد طرح بهينه و طرح موجود در صنعت جهت برآورد دقيق سرعت ورودي گاز به هر سايكلون تيوب در شرايط عملياتي اسكرابر موجود در صنعت انجام شد، نتايج حاصل نشان مي‌دهد كه با تغيير چيدمان سايكلون تيوب‌ها سرعت متوسط مجموعه سايكلون تيوب‌ها در طرح بهينه 24درصد، و يكنواختي سرعت ورود به سايكلون تيوب‌‌ها7/52 درصد بهبود يافته است. پس از شبيه‌سازي جريان گاز در اسكرابر، شبيه‌سازي يك سايكلون تيوب‌ به نمايندگي مجموعه سايكلون تيوب‌ها با ابعاد موجود در صنعت در سرعت‌هاي متوسط محاسبه شده براي مجموعه سايكلون تيوب‌‌ها در شبيه‌سازي جريان گاز در اسكرابر انجام شده است. براي صحت سنجي، نتايج حاصل از شبيه‌سازي با نتايج آزمايشگاهي كار ژائو و روابط تجربي مقايسه شده و نتايج با خطاي به ترتيب 4/3 و6/8 درصد به دست آمده است. نتايج حاصل نشان مي‌دهد كه جداسازي تك سايكلون تيوب‌ در سرعت متوسط طرح بهينه در ذرات يك و دو ميكرون نسبت به طرح موجود در صنعت، بهبود يافته و افت فشار با افزايش سرعت، افزايش يافته است. به منظور بررسي اثر هندسه سايكلون تيوب‌ به بررسي اثر ارتفاع و تعداد ورودي‌ها‌ پرداخته شده، نتايج نشان مي‌دهد كه با كاهش ارتفاع ورودي از 50ميلي‌متر به 30ميلي‌متر و افزايش تعداد ورودي‌ها عملكرد سايكلون تيوب‌ بهبود مي‌يابد.

208106

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي گرايش طراحي فرايندها

دكتر سيدحسن هاشم آبادي