بررسي پارامتر‌هاي موثر بر هيدروديناميك بستر پرشده دوار به كمك ديناميك سيالات محاسباتي

Investigation of effective parameters on hydrodynamics of rotating packed bed using computational fluid dynamics

بستر‌هاي پرشده دوار در بسياري از فرايند‌هاي مهندسي شيمي از قبيل تقطير، جذب، تهيه‌ي نانو ذرات، شيرين‌سازي گازترش و غيره استفاده مي-شوند. آناليز جريان سيال در اين تجهيزات براي بدست آوردن اطلاعات هيدروديناميكي و بررسي پديده انتقال در آن‌ها لازم است. در اين مقاله شبيه-سازي سه‌بعدي جريان‌هاي تك فازي و دو‌فازي درون بستر پرشده دوار با استفاده از ديناميك سيالات محاسباتي انجام مي شود. اثر برخي پارامتر‌ها از قبيل سرعت چرخش، دبي هاي گاز و مايع، اثر تعداد روزنه هاي روتور، وجود بافل ثابت و متحرك بر افت فشار بررسي مي شوند. آناليز جريان تك فازي نشان دادكه مولفه سرعت مماسي نسبت به مولفه‌هاي سرعت‌شعاعي و محوري تاثير بيش‌تري بر مقدار سرعت دارد. نتايج شبيه‌سازي ها نشان داد كه با افزايش دبي گاز، افت فشار براي هر دو حالت بستر خشك و بستر مرطوب افزايش مي‌يابد بطوريكه متوسط خطا نتايج شبيه سازي با داده هاي تجربي در حالت بدون بافل و با بافل به ترتيب برابر 3/5 و 6/3 درصد مي باشد. هم‌چنين مشخص شد كه افزايش دبي مايع تأثير كمي برافت فشار دارد. مشاهده شد كه با افزايش سرعت چرخش و تعداد روزنه هاي روتور افت فشار بستر دو‌فازي افزايش مي يابد. وجود بافل متحرك درون بستر سبب كاهش 14 درصدي افت فشار بستر مرطوب شد.

Rotating Packed Beds (RPBs) are used in many processes of chemical engineering, such as distillation, absorption, production of nanoparticles, natural gas sweetening, and etc. The fluid flow analysis in this equipment is necessary to obtain the hydrodynamic information and investigation of transport phenomena. In this paper, 3D simulation of single phase and two phase flows are carried out using Computational Fluid Dynamics (CFD). The effect of some parameters such as rotational speed, gas and liquid flow rates, number of rotor holes, fixed and moving baffle are investigated on the pressure drop. The single phase flow analysis showed that the tangential velocity has the most effect on the velocity magnitude comparison with the radial and axial velocities. The simulation results showed that dry and wet pressure drop increase with increasing gas flow rate as the average errors between experimental data and simulation results with and without baffle are 5.3% and 3.6%, respectively. It was also known that increasing liquid flow rate has negligible effect on the pressure drop. It was seen that wet pressure drop increases with increasing both rotational speed and rotor holes. The moving baffle insertion into the bed was caused that wet pressure drop decreases 14%.