بررسي اثر ديوار روي هيدروديناميك راكتور بستر ثابت با استفاده از ديناميك سيالات محاسباتي

راكتورهای بستر ثابت با نسبت قطر بستر به قطر ذره كم N، در بسیاری از واكنشهای گرماگیر و گرمازا در صنایع شیمیایی استفاده می شوند. اثرات دیوار در مدلسازی جریان و در نتیجه روی پدیده های انتقال و واكنش شیمیایی درون این راكتورها اهمیت بسیار زیادی دارد. برای بررسی اثر دیوار روی هیدرودینامیك بسترهای ثابت، شبیه سازی دو بستر ثابت با N = 2 و N = 8 در رژیم جریان آرام و گستره عدد رینولدز150- 5/0 انجام شد. نتایج شبیه سازی CFD با روابط تجربی ارائه شده توسط Ergun (1952) و Reichelt (1972) مقایسه شد. انحراف از معادله Ergun به دلیل اثر دیوار در بسترها با N < 10 به خوبی در نتایج شبیه سازی مشاهده شد. نتایج شبیه سازی افت فشار به دلیل اصطكاك دیوار نسبت به معادله Ergun بیشتر تخمین زده شد. همچنین با افزایش N، اثر دیوار روی ضریب درگ كاهش یافت و نتایج شبیه سازی ضریب درگ تقریباً به معادله Ergun نزدیك شد. نتایج شبیه سازی هم خوانی بسیار خوب با رابطه Reichelt به دلیل در نظر گرفتن اثر دیوار در این رابطه نشان داد.

Fixed bed reactors with low bed to particle diameter ratio N, are used in plenty of endothermic and exothermic reactions in chemical industries. The wall effects have much importance on modeling of flow and consequently on the transport phenomena and chemical reaction in this reactors. For study of wall effect on hydrodynamic of fixed beds, the simulation of two fixed beds with N=2 and N=8 was performed in laminar flow regime and Reynolds number of 0.5-150. The CFD results were compared with the empirical correlations of Ergun (1952) and Reichelt (1972). The deviation of Ergun’s equation due to the wall effect was observed in the results of simulation in the beds with N < 10. The simulation results of pressure drop were overestimated compared with the Ergun’s correlation due to wall friction. Also, it was observed that, with an increase in N, the effect of wall on drag coefficient decreases and the results of drag coefficient nearly approach to Ergun’s equation. The simulation results showed better agreement with the Reichelt’s correlation because the wall effects have been taken into account in this correlation