بررسي شبيه‌سازي CFD راكتورهاي سه فازي و چالش‌هاي پيش‌رو

با توجه به اهميت و جايگاه راكتورهاي شيميايي در واحدهاي مختلف صنايع نفت، گاز و پتروشيمي و نقش كليدي آنها‌، بررسي و تعيين شرايط بهينه عملياتي حايز اهميت است. تحليل و ارزيابي نحوه اختلاط و پديده‌هاي انتقال (جرم، گرما و مومنتوم) در شرايط عملياتي متفاوت و انواع مختلف راكتورها از قبيل راكتورهاي بستردار و راكتورهاي (دوغابي- حبابي) با هندسه‌هاي متنوع و در حضور و عدم حضور تجهيزات جانبي مثل بافل‌ها، تعداد و اشكال مختلف پره‌هاي همزن و ديگر تجهيزات و شرايط خاص، به منظور يافتن شرايط بهينه عمليات بسيار مفيد و موثر است. در اين مقاله به بررسي و تحليل كارهاي CFD انجام شده بر روي راكتورهاي سه فازي در دو دهه اخير پرداخته مي‌شود. بيشتر مطالعات اخير انجام شده، مستقيما بر روي كمي‌سازي ساختار جريان و تعيين الگوي جريان متمركز است كه اغلب اين كارها مبتني بر شرايط پايا، هندسه دو بعدي با فرض تقارن محوري و مدل چندفازي (اولرين- اولرين) مي‌باشد. در حالي كه اساسا جريان سه فازي در راكتورها، تركيبي از پديده‌هاي مختلف است كه در زمان‌ها و مقياس‌هاي طولي متفاوت رخ مي‌دهد و منجر به يك رژيم ناپايا در جريان سيال مي‌شود و شرايط ديناميكي ناپايا، فرايندهاي اختلاط و انتقال را تحت تاثير قرار مي‌دهد. به خصوص در راكتورهاي حبابي و دوغابي، اين شرايط به شدت وابسته به پارامترهاي طراحي و عملياتي سيستم مانند نحوه ورود فازها، نرخ جريان گاز و بار ذرات جامد مي‌باشد. كارهاي انجام شده نشان مي‌دهند. هيدروديناميك پيچيده اين نوع راكتورها، به خوبي مشخص نشده است. علت اين امر نيز پيچيدگي بر هم كنش‌هاي بين فازي (جامد- جامد)، (جامد- مايع) و (جامد- حباب) مي‌باشد. در مقالات موجود به ندرت مي‌توان كاري را ديد كه در آن به مطالعه هيدرروديناميك جريان به صورت سه بعدي، ناپايا و همراه با بار زياد ذرات جامد پرداخته شده باشد.