مطالعه اختلاط فازها در سيني غربالي با استفاده از ديناميك سيالات محاسباتي

Study of Mixing of Phases inside the Sieve Tray Using Computational Fluid Dynamics

دراين پژوهش، يك مدل ديناميك سيالات محاسباتي ((CFD سه بعدي دو سيالي در چارچوب اولري- اولري براي شبيه سازي هيدروديناميك جريان ها روي سيني غربالي در مقياس صنعتي به منظور مطالعه اختلاط فازها توسعه داده شده است. فاز گاز گسسته و فاز مايع پيوسته به عنوان دو فاز با اثرهاي متقابل در نظر گرفته شده اند. براي بررسي وضعيت اختلاط فازها، سه پارامتر توزيع جز حجمي، توزيع دانسيته مخلوط و سطح تماس فازهاي گاز ـ مايع در مكان هاي گوناگون سيني بررسي شده اند. در چهار ناحيه شامل پشت بند خروجي، در نزديكي ورودي مايع به سيني، كنار ديواره برج و در فاصله بين سوراخ هاي مجاور وضعيت اختلاط نامناسب ديده شد. در ناحيه مركزي سيني جريان به تقريب قالبي با توزيع به نسبت يكنواخت اختلاط فازها ديده شد. ميزان اختلاط بستگي به شدت جريان گاز و مايع دارد و پاسخ ناحيه مركزي و چهار ناحيه مشخص شده با اختلاط غير يكنواخت به تغيير شدت جريان مايع و گاز متفاوت است. اين مدل امكان ديدن جزيياتي را فراهم نموده است كه تاكنون مطالعه هاي موجود قادر به ارايه آنها نبوده اند.

In the present study a three-dimensional Eulerian-Eulerian Computational Fluid Dynamics (CFD) model was developed to predict the hydrodynamics behavior of industrial scale sieve trays, for study of phase mixing inside the tray. The dispersed gas and the continuous liquid phases are as two interpenetrating phases. Three parameters consisting distribution of density of mixture, volume fraction distribution and interfacial area density were evaluated as characteristics of mixing. Four regions consisting near wall region, the area between adjacent holes, behind the entrance and exit weirs are distinguished as regions with poor mixing. Plug flow with almost uniform phase mixing was seen at central region of tray. The extent of mixing is depended on the gas and liquid flow rates, and the response of central region and above mentioned 4 poor mixing areas to change of gas and liquid flow rates are different. The results showed that proposed model can well predict some details of phase mixing characteristics, while known methods have not ability to show them.